Войти Регистрация

Войдите в свой аккаунт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня
 
Борисов Александр Леонидович

Борисов Александр Леонидович

БЕСПРОВОДНОЙ РАДИОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ОТ ПОТОЛОЧНОЙ ЛЮСТРЫ - 5.0 out of 5 based on 1 vote

СХЕМА, РЕМОНТ И НОВЫЙ ПРОЕКТ

  В теме представлена одна из многих систем дистанционного управления по радиоканалу от китайской потолочной люстры, приемно-исполнительный узел которой выполнен на SMD-компонентах. Приведены принципиальная электрическая схема и процесс устранения неисправности в источнике питания, а также вариант реализации нового проекта на базе этого радиовыключателя.

  Ко мне люстра попала случайно – ее уже собирались выбрасывать. По словам владельца при эксплуатации люстры часто меняли перегорающие лампочки. В последнее время люстра вообще перестала работать – не реагирует на команды с пульта ДУ, а некоторые лампы произвольно мигают. Тем не менее, люстра была приобретена в 2012 году и её электроника честно проработала около пяти лет. На ФОТО показана люстра, в большом цоколе которой видны четыре коробочки:

Управление люстрой

  Подробно на содержимом в трёх коробочках останавливаться не будем. Для примера приведу лишь несколько фотографий, чтобы увидеть, что все они сделаны по одному принципу с другими такими же коробочками от подобных радиоуправляемых люстр, показанных в интернете.

  Два AC/AC-преобразователя напряжения с номинальной мощностью P=120W и P=105W с выходным напряжением Uвых=12V для питания ламп накаливания и их внутреннее устройство

  Блок дистанционного управления

 

  Один простейший AC/DC-преобразователь с балластным конденсатором и мостовым выпрямителем для питания светодиодов и его начинка:

что внутри блока дистанционного управления

  По надписям на этикетке видно, что к преобразователю напряжения можно подключить от 59 до 65 светодиодов синего свечения (Blue 59-65), либо от 96 до 108 светодиодов красного свечения (Red 96-108), но обязательно одного цвета (ONE COLOR), при этом все светодиоды, естественно, соединяются последовательно.

  И четвертая коробочка, на которой остановимся подробнее. Это приемно-исполнительный узел, включающий или выключающий по радиокомандам с пульта ДУ перечисленные выше источники питания, следовательно, управляющий лампами накаливания и светодиодами люстры. На ФОТО показана коробочка и её начинка:  

печатная плата коммутации

  На плате приемно-исполнительного узла установлены два реле, но есть место под третье. Значит, возможен вариант этого узла, имеющий три канала управления. Плата была подключена к сети ~220V, согласно схеме, изображенной на коробочке. Никакой реакции при нажатии кнопок на пульте ДУ. И только через 40…50 секунд защёлкало одно из двух реле. Одиночные щелчки происходили через разные промежутки времени – приблизительно от 5 до 15 секунд. На плате установлена микросхема-стабилизатор U1 типа 78L05 в корпусе SOT-89:

даташит на 78L05

  Измерение напряжения мультиметром на входе U1 показало наличие Uвх=11,85V, на выходе Uвых=0V. Если нет питания схемы управления, то почему «хлопает» релюшка? Для эксперимента можно попробовать отключить приемник и посмотреть, что будет с напряжением:

      дистанционное управление нагрузкой

  Ровным счетом ничего не изменилось (Uвых=0V при Uвх= почти 12V). На самом деле, если бы модуль приемника просаживал питание до «КЗ», то микросхема-стабилизатор по всем канонам должна нагреться. В данном случае температура корпуса U1 не превышала комнатную. Создается впечатление, будто внутри U1 оборван переход К-Э регулирующего транзистора. Что же, остается заменить сам стабилизатор. Если замена U1 не поможет, то дальше что-то «копать» нет смысла – оставалась микросхема контроллера U2, заменить которую нечем. Был выпаян штатный стабилизатор и установлен в корпусе ТО-92:

   Вид со стороны печатной платы

  На плате видны отверстия от выпаянного модуля приемника.

кренка

  После подключения к сети ~220V через 3…4 секунды щелкнуло одно из двух реле. Измерение напряжения на выходе 78L05 показало норму Uвых=4,96V. После установки модуля приемника на плату, нажатия на кнопки пульта ДУ приводили к слышимым срабатываниям реле. К соответствующим проводам платы, согласно схеме на коробочке, были подключены лампы. Все отлично работало, но эйфория от «легкого и быстрого ремонта» вскоре прошла. И вот почему…

  На коробочке приёмно-исполнительного узла в схеме подключения показан выключатель «К», коммутирующий фазу «L». Так обозначен штатный выключатель освещения комнаты, на потолке которой вешается люстра. Этим настенным выключателем также можно управлять люстрой. Кратковременные размыкания выключателем фазного провода должны изменять число включенных ламп по алгоритму:

  1. После первого кратковременного размыкания – включаются лампы канала «А», лампы канала «B» выключены;
  2. После второго кратковременного размыкания - выключаются лампы канала «А», лампы канала «В» включаются;
  3. После третьего кратковременного размыкания – включены лампы обоих каналов;

  Следующие кратковременные размыкания повторяют алгоритм работы с начала. Эта вроде бы удобная опция превращает люстру в «не контролируемый пожиратель электроэнергии», если напряжение в сети ~220V не стабильно или есть вероятность отключений. После возобновления подачи сетевого напряжения включатся лампы канала «А» и будет очень досадно, если это произойдет в ваше длительное отсутствие, поэтому, уходя надолго из квартиры, люстру лучше совсем обесточить. Для этого достаточно разомкнуть выключатель «К» на постоянное время, при этом полностью обесточится и схема управления. На сетевом проводе с вилкой выключателя не было. Для имитации работы выключателя «К» нужно на короткое время вытащить вилку из розетки, что и было сделано. Все. Люстра опять не подавала признаков жизни, с той лишь разницей, что не было произвольных срабатываний одного из реле. Замерил выходное напряжение стабилизатора – Uвых=1,98V, затем входное – Uвх=11,85V. Опять сгорел стабилизатор 78L05.

  Предполагая, что микросхема-стабилизатор периодически сгорает из-за скачков напряжения, возникающих в момент подключения вилки к розетке, в разрыв одного из проводов сетевого питания был установлен выключатель кнопочного типа. Использованы нормально замкнутые контакты:

переключатель

  После замены микросхемы-стабилизатора приемно-исполнительный узел заработал, но не долго – после очередного нажатия на кнопку все повторилось. Измеренное напряжение на входе и выходе U1 было одинаковым Uвх=Uвых=7,8V, значит, переход К-Э регулирующего транзистора пробился до состояния «гвоздь». Стало понятно - схема совершенно не терпит каких-либо манипуляций с сетевым питанием. Для детального «разбора полетов» без схемы не обойтись. Принципиальная электрическая схема приемно-исполнительного узла, зарисованная с печатной платы, показана на РИС.1:

Схема беспроводного выключателя

  На входе устройства установлен помехоподавляющий фильтр, состоящий из дросселя L1 и конденсатора С9. Фильтр препятствует прохождению в схему помех от AC/AC-преобразователей. Дроссель L1 имеет активное сопротивление R=2,3 Ома, а измеренная индуктивность составила не многим более L=1мГн:

цифровой мультиметр

  Далее следует балластный конденсатор С5 с разрядным резистором R7. Сверху на корпусе конденсатора проштампована маркировка емкости 1,3µF, тогда как сбоку краской обозначена другая – 1,2µF. Измеренная емкость составила почти С=1,28µF:

проверка показаний      

  Диодный мостик D1 типа MB10S (Uобр.макс=1000V, Iпрям.макс=0,5А) преобразует переменное напряжение в постоянное, которое сглаживает конденсатор С2. Выходной ток пропорционален емкости балластного конденсатора С5. Когда реле РА и РВ обесточены, почти весь ток протекает через аналог стабилитрона, который в этом случае должен рассеивать достаточно большую мощность. Вот почему напряжение ограничивается «батареей» из стабилитронов ZD1 – ZD6 и резисторов R3, R4 и R10. Здесь, вероятно, исходили из компромисса между напряжением и током стабилизации, рассеиваемой мощностью и числом стабилитронов. Замеренное напряжение на стабилитронах показало, что используются стабилитроны с Uстаб=5,1V. При последовательном включении двух стабилитронов получаем Uстаб=10,2V. Известно, что отдельные экземпляры стабилитронов с одинаковой маркировкой имеют некоторый разброс по напряжению и току стабилизации, а также отличаются динамическим сопротивлением, поэтому параллельное включение одинаковых стабилитронов на практике не применяют, но, чтобы уменьшить ток через каждую из трех пар стабилитронов (увеличить общую рассеиваемую мощность), эти пары должны быть параллельны. Для этого последовательно со стабилитронами установили «уравнивающие» резисторы. В зависимости от полученного Uстаб каждой пары стабилитронов падение напряжения на этих резисторах хоть не много, но будет отличаться. Выходное постоянное напряжение мостика D1 относительно общего провода: Uстаб=10,2V плюс напряжение на резисторах Uпад=1,5…2,0V, т.е. порядка U=12V (Uизмер=11,85V). У такого резисторно-стабилитронного тандема сильно снижается стабилизирующее свойство, поэтому полученный аналог мощного стабилитрона правильнее было бы рассматривать как ограничитель напряжения. И все бы ничего, но при подаче сетевого питания на схему неизбежно возникают переходные процессы. Так, например, мгновенное значение напряжения при не заряженном конденсаторе С5 (фактически перемычка, несмотря на очень короткое время) может достигать амплитудного или большего значения U≥310V. В этот момент времени стабилитроны ZD1-ZD6 от пробоя защищены резисторами R3, R4 и R10 (на резисторах увеличенное падение напряжения), а вот стабилизатор U1 подключен к диодному мостику напрямую и ничем не защищен. Какое-то «мутное» решение. Активного сопротивления дросселя L1 совершенно не достаточно для ослабления скачка напряжения, возникающего при подаче питания. По-видимому, ограничитель напряжения ZD1-ZD6/R1,R4,R10 также не достаточно эффективен для подавления высоковольтных импульсов. Тогда вопрос - как люстра работала в течение пяти лет? Можно попробовать вход стабилизатора U1 включить через резистор сопротивлением R=50…100 Ом или подключить к точке соединения, например, резистора R10 и стабилитрона ZD5. В этом случае входное напряжение не превысит Uвх=10,2V. Ещё, как вариант, дополнительно установить параметрический стабилизатор из резистора R=50…100 Ом и стабилитрона с Uстаб=8,0…15,0V и к нему подключить вход U1.

  Разберем назначение и работу остальных элементов схемы. С выхода стабилизатора U1 напряжение поступает на модуль приемника типа XD-RF-5V, производимый конторой «MicroPi»:

b12

  С полным описанием комплекта «передатчик/приемник» можно познакомиться в интернете. Приемник принимает АМ-радиосигналы с пульта ДУ и в последовательном цифровом коде выдает их на вход данных «DATA» контроллера U2.

  В интернете имеется очень подробный даташит на используемый контроллер ЕМ78Р372N, производимый конторой «ELAN». Ограничусь кратким описанием, полученным с помощью он-лайн переводчика, поэтому  звучит немного «каля-маля»:

контроллер ЕМ78Р372N

  «EM78P372N представляет собой 8-разрядный микроконтроллер, разработанный с низким энергопотреблением и высокоскоростной КМОП-технологией. Устройство имеет на кристалле 2Kх13-битное электрически одноразово программируемое постоянное запоминающее устройство (OTP-ROM). Это обеспечивает защиту битов, чтобы предотвратить вторжение кода OTP памяти пользователя. Три опции коды бит также доступны для удовлетворения потребностей пользователя. С расширенными функциями OTP-ROM контроллер EM78P372N обеспечивает удобный способ разработки и проверки программ. Кроме того, это устройство OTP предлагает преимущество простых и эффективных обновлений программы с помощью инструментов разработки и программирования. Пользователь может воспользоваться ПРОГРАММАТОРОМ ELAN, чтобы легко запрограммировать свой код развития».

  Через диод D2 напряжение поступает на контроллер U2 и узел начальной установки на транзисторе Q1. Необходимость в узле можно объяснить относительно медленным нарастанием выходного напряжения стабилизатора U1. На входе «SET» контроллера удерживается уровень лог.0, пока выходное напряжение не увеличится до Uмин=3,5…4,0V. Далее в теме еще вернемся к этому узлу. При подаче сетевого питания включается канал А, поэтому вход обозначен как «SET» - установка. Диод D2 удерживает напряжение на контроллере U2, не давая разрядиться конденсатору С7 через внешние цепи. Это необходимо для управления люстрой выключателем «К». Датчиком размыкания выключателя служит делитель напряжения на резисторах R1–R2. Делителем задан уровень Uдел=4,43V, соответствующий уровню лог.1 для входа «CLK». Когда выключатель кратковременно размыкают, конденсатор С2 разряжается и с делителя на вход «CLK» контроллера поступает низкий уровень напряжения. Питание контроллера U2 в это время поддерживается зарядом конденсатора С7. При замыкании выключателя с делителя на вход «CLK» вновь поступит высокий уровень напряжения. Таким образом, по сигналам низкого уровня на входе «CLK» контроллер включает или выключает соответствующий канал по приведенному выше алгоритму.

  К выходу U1 подключен конденсатор С6 емкостью 470µF, тогда как емкость входного конденсатора С2 почти в пять раз меньше – 100µF. Опять «мутное» решение: при размыкании выключателя «К» конденсатор С2 разрядится быстрее конденсатора С6, в результате к выходу U2 приложится напряжение конденсатора С6. Просчитывалось ли время разряда конденсаторов? Не это ли обстоятельство дополнительно способствует пробою стабилизатора U1? Считаю, что подключение плюсового вывода конденсатора С6 надо перенести за диод D2 или исключить С6 из схемы. Коэффициент стабилизации 78L05 обеспечивает допустимый уровень пульсаций выходного напряжения для нормальной работы модуля приемника и с одним керамическим конденсатором С4. Вообще, имеет право на жизнь еще одна версия выхода из строя стабилизатора U1.  Рабочее напряжение конденсатора С2 указано на корпусе - U=25V. Предельно допустимое входное напряжение стабилизатора 78L05 по даташиту – не более Uвх.макс=30V. Значит, выходное напряжение мостика D1 не должно превышать эти показатели при любых обстоятельствах. Измеренная емкость Сизмер=82µF конденсатора С2 оказалась на 18µF меньше указанной на корпусе. А не изменилось ли эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, ESR) этого конденсатора за пять лет эксплуатации? Как влияет увеличенное ЭПС и заниженная емкость конденсатора фильтра на амплитуду напряжения во время переходных процессов? Может быть, пока емкость и ЭПС соответствовали требуемым техническим характеристикам, всплески напряжения на выходе мостика D1 не превышали Uмакс=20…25V. К сожалению, измерить ЭПС конденсатора нечем. В любом случае электролитический конденсатор С2 требует проверки.

  Контроллер U2 декодирует поступившие на вход «DATA» цифровые коды команд (коды нажатых на пульте ДУ кнопок) и в соответствии с программой изменяет состояние выходов «OUTA» и/или «OUTB». Исполнительные реле РА и РВ подключены к выходам контроллера через драйвер U3 типа ULN2001D, производимый конторой «UTС» в корпусе SOP-8:

ULN2001D

  Это трехканальный релейный драйвер, каждый канал которого выполнен по схеме транзисторной пары Дарлингтона. Канал С драйвера не используется, хотя на печатной плате его вход «IN C» соединен с выходом «OUTC» контроллера U2. По внутренней схеме драйвера видно, что вход каждого канала зашунтирован резистором R=4К+2,7К. Что же тогда происходит, если реле на выходе этого драйвера, начинает щелкать при «не подключенном» входе, т.е. когда напряжение на выходе 78L05 совсем отсутствует? И еще одна загадка – почему только одно реле, ведь каналы выполнены по одинаковым схемам. Измеренный ток, потребляемый обмотками включенных реле и протекающий через транзисторы драйвера, составил Iпит=60мА, напряжение питания при этом «просело» с Uпит=11,85V до Uпит=10,26V. Общий потребляемый ток устройством от сети ~220V при включенных или выключенных реле достигает Iпотр=95мА. Получается, что выключенная с пульта ДУ люстра потребляет почти Ist.by=0,1A. Это не просто много – это очень много.

  Задачу полностью отремонтировать люстру перед собой не ставил – только понять принцип работы и разобраться с возможными причинами неисправности, поэтому, от схемы приемно-исполнительного узла перейду к своему проекту, в основе которого и будет лежать данный узел. Новым проектом будет 15-ти метровый сетевой ~220V удлинитель с двумя розетками, управляемый по радиоканалу. Удлинитель пригодится для подключения электроприборов и осветительных ламп в квартире, в гараже или в загородном домике. Пусть каждый канал будет рассчитан на мощность до P=1000W и будет предусмотрено ручное управление нагрузкой – это на случай, если под руками не окажется пульта ДУ или в нем разрядится батарейка. Но, главное в проекте – это снизить собственный потребляемый ток от сети ~220V. Не помешает подробнее познакомиться с работой контроллера EM78P372N, ведь у него остались еще не исследованные выводы. Стандартные обозначения входов/выходов контроллера показаны на схеме цоколевки корпуса (см. текст выше). В принципиальных схемах входам/выходам присвоены другие названия, исходя из того, как они сконфигурированы и что показали снятые осциллограммы. На РИС.2 представлены схемы включения контроллера для тестирования выходов «LED», OUTS», «OUTA», «OUTB» при изменении состояния входов «SET» и «CLK»:

Принципиальная схема

  На РИС.2а показана реакция выхода «OUTS» при изменении уровня напряжения на входе «SET». При не подключенном входе на выходе появляются прямоугольные импульсы. В первом приближении можно считать, что работа входа и выхода внутренней схемы аналогична работе КМОП-повторителя. Импульсы на выходе «OUTS» – результат наводок на «болтающийся в воздухе» вход «SET». На РИС.2б к входу «SET» подключена цепь R1-С1, принудительно устанавливающая на выходе «OUTA» лог.1 после подачи питания. Если зарядную цепь подключить к входу «CLK», как показано на РИС.2в, то после подачи питания лог.1 появится на выходе «OUTB». На выходе «LED» в обоих случаях остается лог.0. Добавлю, что при работе одного входа на другом должна быть установлена лог.1.

  На РИС.3 показаны осциллограммы, поясняющие работу выходов при управлении кнопкой, подключенной к входу «CLK» и с пульта ДУ:

БЕСПРОВОДНОЙ РАДИОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ОТ ПОТОЛОЧНОЙ ЛЮСТРЫ

  На РИС.3а дана осциллограмма состояния выходов при управлении выключателем «К» показанного на РИС.1, вместо которого в данном случае работает кнопка SB1. Видно, что при нажатой кнопке SB1, т.е. при лог.0 на входе «CLK», выходы «OUTA» и «OUTB» принимают значение лог.0, а состояние выхода «LED» не меняется. На РИС.3б показана реакция выходов при нажатии кнопок на пульте ДУ. Интересно отметить, что после подачи питания на контроллер, выход «OUTA» принял значение лог.1 даже без предварительной установки лог.0 на входе «SET». Были проведены проверочные включения контроллера с конденсаторами разной емкости, подключенными параллельно шине питания. Всякий раз при подаче питания, если входы «SET» и «CLK» подключены к +Uпит, на выходе «OUTA» устанавливалась лог.1. Для чего тогда нужен узел начальной установки на транзисторе Q1? Наверно, такое возможно, если одна контора занимается производством радиовыключателей, а другая программирует для них контроллеры. Осциллограмма показывает, что кнопками «А» и «В» можно включить или выключить каналы соответственно А и В. Кнопка «С» позволяет включить оба канала одновременно, а кнопка «D» - выключить. Выход «LED» принимает значение лог.1, если на обоих выходах «OUTA» и «OUTB» низкий уровень напряжения. Остальные выводы контроллера никак и ни на что не реагировали.

  Проблему «включения канала А при подаче питания» можно решить двумя способами. Первый – проинвертировать выход контроллера «OUTA», но тогда при нажатии пультовых кнопок «С» или «D» каналы управления A и B всегда будут принимать разные значения, т.е. исчезнет возможность одновременного их включения или выключения. Если не пользоваться кнопками «С» и «D», то можно остановиться на этом варианте. Если требуется управление одновременно двумя нагрузками, то можно выполнить схему по второму варианту: при подаче питания оба выхода «OUTA» и «OUTB» принудительно установить в состояние лог.1, а затем инвертировать выходные сигналы. В этом случае только поменяются функции пультовых кнопок «С» и «D» - кнопкой «С» оба канала будут выключаться, а кнопкой «D», наоборот, включаться. Такой вариант реализован в новом проекте.

  Есть один интересный момент, обнаруженный при снятии осциллограмм. Когда контроллер управляется кнопкой, подключенной к входу «CLK», то на выходах «OUTA» и OUTB» устанавливаются четкие и ровные уровни лог.1, как говорится «без шума и пыли». Если управлять с пульта, то напряжение лог.1 появляется на фоне помех – уровень сильно «шумит», имеет частые кратковременные переключения в лог.0 (импульсы очень малой длительности). Сигнал на входе «DATA» контроллера имеет точно такие же помехи, которые постоянно поступают с выхода приемника «DATA OUT». Как видно, на правильное декодирование команд с пульта ДУ, эти помехи никак не влияют.

  Принципиальная электрическая схема управляемого по радио сетевого ~220V удлинителя с выходом на две розетки показана на РИС.4:

Принципиальная схема устройства

  При подключении вилки XP1 к сети ~220V напряжение поступит на источник питания, выполненный на балластном конденсаторе С1, диодном мостике VD1, стабилитронах VD2-VD3 и конденсаторе С2, сглаживающем пульсации выпрямленного напряжения. Резистор R1 уменьшает пусковой ток при первом включении устройства, а резистор R2 разряжает конденсатор С1 при отключении устройства от сети ~220V. Напряжение, ограниченное стабилитронами на уровне Uогр=10,4V поступает на вход стабилизатора напряжения DA1, которым понижается до уровня Uстаб=4,94…5,0V. Это напряжение используется для питания модуля приемника «MicroPI», схемы начальной установки на элементах DD1.1-DD1.2 и контроллера DD2, а также индикатора сетевого напряжения HL1. При подаче питания начинает заряжаться конденсатор С4 через R7, удерживая на входах 1,2DD1.1 высокий уровень напряжения. С выхода 3DD1.1 уровень лог.0 через диод VD5 поступает на вход 1DD2 и принудительно устанавливает на выходе «OUTB» лог.1 (смотри на РИС.3а - подача питания). Одновременно лог.0 через VD6 поступает на входы 5,6DD1.2. С выхода 4DD1.2 лог.1 через диод VD10 быстро заряжает С6 и устанавливается  на входах 12DD1.3 и 8DD1.4. С выходов 11DD1.3 и 10DD1.4 уровни лог.0 поступают на входы управления высоковольтных токовых ключей 1,8VT1 и 1,8VT2. Ключи закрыты, светодиоды в оптронах VS1 и VS2 выключены, следовательно, их фотодинисторы заперты и обмотки исполнительных реле РА и РВ обесточены. Когда С4 зарядится до порогового значения для входов DD1.1 (Uпорог=Uпит/2), на выходе 3DD1.1 установится лог.1. Диод VD5 закроется и начнется заряд С5 через R8, при этом на входе 1DD2 установится уровень лог.1 с резистора R12. После заряда С5 до Uпорог, на выходе 4DD1.2 появится лог.0. Конденсатор С9 зарядится через R12, при этом на входе «CLK» сформируется импульс с уровнем лог.0, который установит выходы «OUTA» и «OUTB» контроллера DD2 в лог.1 (смотри на РИС.3а - первое нажатие и отпускание SB1). Через цепи R9-С7 и R10-C8 высокий уровень напряжения установится и на входах 13DD1.3 и 9DD1.4. Одновременно конденсатор С6 разрядится через R11 и на входах 12DD1.3 и 8DD1.4 установится уровень лог.0. Токовые ключи VT1 и VT2 останутся закрытыми, а нагрузки – обесточенными. С выхода «LED» контроллера DD2 уровень лог.0 через ограничивающий ток резистор R6 поступает на базу транзистора VT3. Транзистор открывается и включает индикатор сетевого напряжения HL1. Резистор R5 ограничивает ток через светодиод.

  Если на пульте ДУ нажать кнопку «А» или «В», то выходы «OUTA» или «OUTB» контроллера примут значение лог.0. На выходах элементов DD1.3 или DD1.4 появится уровень лог.1, который откроет токовые ключи VT1 или VT2. В тиристорных оптронах VS1 или VS2 включатся светодиоды. В результате на обмотки реле РА или РВ поступит напряжение. Соответствующее реле подаст напряжение на розетку XS1 или XS2. Если на пульте ДУ нажать кнопку «D», то на обоих выходах контроллера появится лог.0. В результате одновременно включатся обе нагрузки. Если же нажать кнопку «С», то на выходах контроллера появится напряжение лог.1 и обе нагрузки одновременно выключатся. На выходе «LED» лог.1 появится только в случае одновременно включенных нагрузок, тогда транзистор VT3 закроется и светодиод HL1 погаснет.

  Если замкнуть выключатель SA1, то через развязывающие диоды VD7 и VD9 на входах 13DD1.3 и 9DD1.4 сформируется низкий уровень напряжения. С выходов элементов DD1.3 и DD1.4 уровни лог.1 откроют токовые ключи и обе нагрузки включатся. Через открытый диод VD8 светодиод HL1 окажется зашунтированным и погаснет. Если вилку XP1 подключать к сети ~220V при замкнутом SA1, то напряжение на розетках XS1 и XS2 появится через Т=10…12 секунд. Это время обусловлено задержкой появления напряжения с уровнем лог.0 на входах 12DD1.3 и 8DD1.4, т.е. временем работы узла начальной установки.

  Наличие интегрирующих цепей R9-С7 и R10-С8 обязательно. Эти цепи фильтруют «шумы» сопровождающие напряжение с уровнем лог.1 при приеме команд с пульта ДУ и не пропускают их на входы инверторов DD1.3 и DD1.4. В схеме приемно-исполнительного узла на РИС.1 используются реле с током потребления Iпотр=30мА. При таком токе через обмотку намагниченность сердечника надежно удерживает контакт реле в замкнутом состоянии при кратковременных провалах напряжения на входе драйвера. В новом проекте к выходам контроллера через усилители тока подключены не реле, а светодиоды тиристорных оптронов. Длительности помех и кратковременных провалов напряжения оптронам VS1 и VS2 хватает для размыкания исполнительных реле. В общем, указанные цепи способствуют стабильной работе устройства.

  Из схемы на РИС.4 видно, что общий ток потребления снижен по сравнению с исходной схемой на РИС.1 в четыре раза и не превышает Iпотр=24мА. Это достигнуто применением оптронов и реле с обмоткой на ~220V. По этой же причине используется балластный конденсатор с меньшей емкостью – 330nF вместо 1,3µF (емкости различаются также в четыре раза). В источнике питания можно использовать балластный конденсатор с емкостью – 220nF. На ФОТО показаны испытания:

питание

  В этом случае общее потребление тока устройством не превысит Iпотр=16,4мА. Но, тогда при включении двух каналов входное напряжение стабилизатора DA1 станет просаживаться с Uвх=10,4V до Uвх=7,76V. Так как это напряжение все-таки превышает минимально допустимое (Uвх.мин=7,0V) для стабилизатора 78L05, то выходное напряжение не изменится – Uвых=5,0V, но возникнет вероятность нестабильной работы реле, т.к. через светодиоды оптронов ток также снизится. Придется подобрать резисторы R3 и R4, либо использовать оптроны с меньшим управляющим током, например, типа МОС3063. Применяются тиристорные оптроны со «схемой определения перехода напряжения через ноль» или «Zero voltage crossing».

  Сопротивление гасящего резистора R1 должно быть не менее R=39 Ом, иначе в момент подключения вилки XP1 к сети ~220V могут наблюдаться несанкционированные кратковременные срабатывания обоих реле. Резистор R1 установлен в отверстия на плате вместо дросселя L1. Диодный мостик VD1 и стабилитроны VD2-VD3 в новом проекте используются штатные. Токовые ключи VT1 и VT2 типа КР1014КТ1А(В) установлены взамен релейного драйвера ULN2001D, при этом фактически отсутствует потребление тока по цепи управления. В принципе, драйвер можно оставить – выходы инверторов DD1.3 и DD1.4 подключить к его входам, а к выходам драйвера подключить светодиоды оптронов. Подбором сопротивления резисторов R3 и R4 добиваются стабильной работы реле. Ток потребления от стабилизатора DA1 увеличится на величину, определяемую входным сопротивлением драйвера.

  Далее на ФОТО показаны фрагменты сборки устройства:

  Для испытаний макетный вариант схемы был собран «на коленке» На правом ФОТО видно микросхему К561ЛЕ5, которая «висит» на выводах конденсаторов и резисторов:

   источник питания

  Подготовка платы приемно-исполнительного узла – демонтаж ненужных элементов и установка новых:

   вид электронного блока

  Компановка элементов в корпусе. Крепление розеток и реле:

  блок реле

  Монтаж силовой части сетевого удлинителя. Плата с тиристорными оптронами установлена на выводах исполнительных реле. Телескопическая антенна крепится сбоку корпуса:

устройство в корпусе   

  Установка на плате и пайка элементов схемы узла начальной установки:

   вид устройства в корпусе

  Выключатель кнопочного типа SA1 и антенна приемника увеличено. Используется телескопическая антенна. Длина сложенной антенны - 8 см:

внешний вид устройства

  Сборка сетевого ~220V удлинителя с выходом на две розетки завершена. Длина кабеля выбрана 15 метров:

   удленитель

  Управление светодиодной лампой. Длина полностью выдвинутой антенны – 22 сантиметра:

готовое устройство   

  Можно посмотреть ролик, демонстрирующий работу устройства:

Дистанционно включаем светильник, установленный над воротами гаража. - 4.1 out of 5 based on 7 votes

ДИСТАНЦИОННО ВКЛЮЧАЕМ СВЕТИЛЬНИК, УСТАНОВЛЕННЫЙ НАД ВОРОТАМИ ГАРАЖА

В осенне-зимний период темнеет рано и поздно светает, поэтому освещение площадки перед воротами гаража становится актуальным. Осенью, поздним вечером перед заездом в гараж, после путешествия по грязным дорогам и лужам может возникнуть необходимость помыть автомобиль. Зимой, ранним утром, чистить снег перед воротами гаража удобнее, разумеется, при включенном освещении. Для этих целей (и для других целей тоже) был приобретен уличный светильник и установлен над воротами гаража:

схема дистанционного включения света

Светильник представляет собой светодиодный прожектор, выпускаемый китайской конторой под брендом «ОНЛАЙТ». Его внешний вид и технические характеристики показаны на упаковке:

 Инструкция на светодиодный прожектор

Через некоторое время эксплуатации возникла идея - управлять этим светильником дистанционно, т.е. не только тогда, когда находишься в гараже, но и с улицы. Если прожектор включить заранее, например, из кабины авто, на котором подъезжаешь к гаражу, то открывать ворота ключом при ярком освещении будет весьма комфортно. Для управления светильником был выбран следующий алгоритм работы:

  1. Включение временной работы светильника – дистанционное;
  2. Включение постоянной работы светильника – местное.

Таким образом, с улицы светильник можно включить только для временной работы, а переключить на постоянную работу (и обратно на временную) можно только в гараже. Время включенного состояния светильника для дистанционного управления подобрано практически и равно 5-ти минутам. Алгоритм индивидуальный и может быть заменен любым другим пользовательским алгоритмом.

Для исключения влияния погодных условий на стабильность работы в качестве управляющего выбран радиоканал, а для быстрой реализации проекта используется готовое решение – беспроводный звонок под торговым брендом «FORZA»:

 устройство дистанционного управления

 Заявленная дальность до 150 метров, но в действительности этот показатель можно смело делить на три. Для проекта были сделаны необходимые замеры режимов по постоянному току, показанные на РИС.1:

схема дистанционного управления

 

При нажатии на кнопку «ВЫЗОВ» от элемента питания типа «А23» схемой передатчика потребляется не более Iвкл=6,0mA. В режиме ожидания радиокоманды схема звонка потребляет от источника питания U=3V не более Iожидан=450мкА. При появлении радиокоманды звучит мелодия, при этом ток потребления увеличивается до нескольких десятков миллиампер. Число мелодий указанно на упаковке звонка и закодировано в цифрах, нанесенных на корпус микросхемы музыкального синтезатора. Мелодия для воспроизведения выбирается кнопкой «ВЫБОР МЕЛОДИИ». В исходном состоянии звуковые выходы SP1 и SP2 микросхемы имеют высокий импеданс (Z-состояние).

Принципиальная электрическая схема устройства дистанционного управления освещением, а также фрагмент схемы звонка изображены на РИС.2:

схема дистанционного управления светом

Антенный контур и ВЧ-усилитель приемника пусть останутся «черным ящиком» - они нас не интересуют. Рассмотрим работу оконечного каскада  - детектора D2-C10, формирующего огибающую принятого сигнала, составного ключа Q5-Q6 и микросхемы-синтезатора U1. В исходном состоянии (без сигнала) на конденсаторе С10 «дежурит» напряжение не более Uисх=0,4V, недостаточное для открытия транзистора Q5. Положительным смещением на базе через R13 (коллекторная нагрузка Q5) закрыт транзистор Q6. С появлением сигнала напряжение на C10 увеличивается до Uсигн=1,0…2,0V (зависит от качества приема) и транзистор Q5 открывается, поэтому открывается и транзистор Q6. Через открытый Q6 на вход 3U1 поступит напряжение, включающее режим воспроизведения. На выходах SP1 и SP2 появится противофазный ШИМ-сигнал, воспроизводимый динамиком BF1. Оставим транзистор Q5 на плате – он будет работать ключом запуска и, одновременно, буферным элементом между детектором приемника и устройством управления светильником. Нужно перерезать проводник, идущий на базу SMD-транзистора Q6 или, прислонив нагретое жало паяльника к транзистору, полностью удалить его с платы. Синтезатор мелодий U1 в исходном состоянии потребляет десятые единиц микроампер, поэтому его можно оставить. Дополнительно следует отпаять провода от динамика BF1 и светодиода D, в общем, подготовить плату для установки в корпус проектируемого устройства. С платы звонка должны отходить только три провода – питание ПЛЮС (+3V), питание МИНУС (общ) и ВЫХОД (коллектор Q5):

внешний вид устройства

В основе устройства распространенный 555-й таймер, управляющий через оптрон механическим реле. Питается схема от сети ~220V через источник питания с балластным конденсатором, диодно-стабилитронным выпрямительным мостом и линейным стабилизатором напряжения.

  1. Подключение устройства к сети ~220V.

Балластным конденсатором С1 и мостиком VD1-VD4 напряжение сети понижается и ограничивается на уровне U=10…11V. Конденсатор С4 сглаживает пульсации напряжения, которое дополнительно понижается и стабилизируется на уровне Uстаб=5V микросхемой DA1. Для питания приемника служит параметрический стабилизатор R5-VD5, формирующий Uстаб=3V. Резистор R1 разряжает С1 при отключении устройства от сети, а резистор R3 ограничивает ток через мост при первом включении, когда С1 еще разряжен. С появлением питания через SMD-резистор R13 (на плате звонка) и через резистор R4 зарядится конденсатор С3 до напряжения U=3V. На входе запуска TR таймера установится высокий уровень напряжения. Через R6 заряжается С5, поэтому на входе RES таймера некоторое время удерживается низкий уровень напряжения. Таймер DA2 устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе OUT – лог.0. Светодиод в оптроне VS1 погашен, следовательно, реле К1 не сработано и на выходной розетке XS1 напряжение отсутствует. Средний потребляемый ток устройством в режиме ожидания радиокоманды не превышает Iоткл=35mA. Мигающий светодиод HL1 не получает питания, поэтому через замкнутый контакт SA1 и R9 на затворе транзистора VT1 установлен низкий уровень напряжения и он закрыт. Индикатор режима работы HL2 погашен. Конденсатор С6, подключенный к входу Сv, повышает устойчивость работы таймера, снижая возможные помехи.

  1. Дистанционное управление светильником.

При нажатии кнопки «ВЫЗОВ» транзистор Q5 приемника откроется и через R4 разрядит конденсатор С3. Транзистор Q5 открыт все время, пока нажата кнопка  «ВЫЗОВ». Интегрирующая цепь R4-C3 играет роль защиты от ложных срабатываний, поэтому кнопку «ВЫЗОВ» надо удержать в нажатом положении не менее Т=0,2 секунд.  После этого произойдет запуск таймера DA2, включенного по схеме одновибратора. Внутренний разрядный транзистор закроется (вывод 7DA2 – коллектор) и конденсатор С8 начнет заряжаться через R7, т.е. начнется отсчет времени. На выходе OUT появится высокий уровень напряжения, который через ограничивающий ток R2 поступит на светодиод оптрона VS1. Срабатает реле К1 и его контактные группы К1.1 – К1.4 переключатся. На розетке XS1 появится напряжение ~220V, включающее светильник. Одновременно выходное напряжение таймера появляется на аноде мигающего светодиода HL1, который вместе с большим сопротивлением резистора R9 образует генератор импульсов. Когда HL1 вспыхивает, на затвор VT1 поступает высокий уровень напряжения и светодиод HL2 также вспыхивает. Частота вспышек может находиться в интервале F=1,5…2,5Гц. Измеренный ток потребления при сработанном реле К1 оказался немного меньше потребляемого тока в режиме ожидания команды и составил не более Iвкл=33mA. Через время Т=5 минут выход OUT принимает низкий уровень – реле К1 отключает светильник, индикатор HL2 гаснет, а внутренний разрядный транзистор открывается. Конденсатор С8 быстро разряжается и схема устройства готова к приему следующей радиокоманды.

  1. Местное управление светильником.

Если переключатель SA1 перевести из положения Т=5min в положение T=const, то светильник включится и будет работать постоянно. Через диод VD6 на вход таймера поступит низкий уровень напряжения – таймер запустится, его выход OUT примет высокий уровень напряжения и реле К1 включит светильник. Через диод VD8 зашунтируется конденсатор С8 и его зарядка станет невозможной. Напряжение утечки неработающего светодиода HL1 (левый вывод R9 теперь никуда не подключен) откроет VT1, который включит индикатор HL2 постоянным свечением. Если переключатель SA1 вернуть в исходное состояние, то выключение светильника произойдет только через Т=5 минут, т.е. после зарядки конденсатора С8. Это значит, что можно не спеша выйти из гаража и при работающем прожекторе закрыть ворота на ключ, открыть дверь машины, сесть в нее и завести двигатель, а также, при необходимости, развернуться перед гаражом. Переключить светильник на постоянную работу можно и после подачи радиокоманды – во время включенного состояния светильника, при этом вспышки индикатора HL2 сменятся постоянным свечением.

  1. Практическая конструкция устройства.

Схему устройства можно разместить в любом подходящем корпусе. В данном случае получился симбиоз стандартной розетки и пульта управления от какой-то детской игрушки:

внешний вид

Установленные на корпусе резиновый ввод для сетевого шнура, переключатель SA1 и предохранитель FU1:

коробочка

Корпус розетки и корпус устройства кроме клеевого соединения для надежности дополнительно зафиксированы винтами с гайками. С помощью термоклея установлены крепежные стойки для крышки:

установка розетки

 Изготовленные платы бестрансформаторного источника питания с диодно-стабилитронным мостовым выпрямителем и устройства управления. Плата устройства пайкой фиксируется к контактам реле К1. На плате также установлены светодиод HL1, оптрон VS1 и ключ VT1:

Вид устройства

Обе платы установлены в корпусе устройства:

Обе платы установлены в корпусе устройства

Подключение проводов к выходной розетке XS1 и установка индикатора режима работы HL2:

Подключение проводов к выходной розетке XS1 и установка индикатора режима работы HL2

Устройство полностью собрано и готово к проверке работоспособности:

Устройство полностью собрано и готово к проверке работоспособности:

Устройство с нижней крышкой. Проверка работоспособности устройства после завершения монтажа, измерение пятиминутного интервала времени:

Устройство с нижней крышкой.

  1. Заключение.

На упаковке прожектора указан ток потребления Iпотр=0,24A при напряжении Uпит=230V. Однако, измеренный ток потребления оказался не более Iпотр.измер=0,164А. Сначала была версия, что напряжение в гараже занижено, но измерение показало, что напряжение соответствует Uпит.измер=233V. Вероятно, производитель указывает завышенные (с запасом) значения, либо совершенствует схему светодиодного драйвера, что маловероятно.

На схеме синим цветом показан переключатель SA2, которым можно сократить время выдержки таймера до Т=15 секунд. Переключатель может пригодиться для тестовых проверок устройства или для демонстрации работы в ускоренном режиме. Устройство не имеет гальванической развязки от сети ~220V, поэтому следует соблюдать осторожность, особенно в процессе отладки схемы. Микросхема аналогового таймера 555 очень подробно и с примерами практических конструкций описана в книге 5 И.П. Шелестова «Радиолюбителям полезные схемы». Издательство «СОЛОН-Пресс», Москва, 2003 год, стр. 108 – 236.

В заключении темы можно посмотреть ролик с демонстрацией работы устройства.

Акустический коммутатор переменного напряжения - 4.0 out of 5 based on 4 votes

В теме представлено устройство акустического коммутатора переменного напряжения. Коммутатор предназначен для работы с нагрузками, управлять которыми удобнее дистанционно. К особенностям коммутатора можно отнести высокую чувствительность, обусловленную применением градиентного реле, и улучшенную защиту от ложных срабатываний. По команде коммутатор включит или отключит напряжение питания нагрузки. Подаваемые на коммутатор команды состоят из двух коротких звуковых сигналов, которые должны прозвучать друг за другом в течение одной секунды. Если прозвучал только один сигнал, то схемой коммутатора  этот сигнал будет воспринят как случайная помеха. Если последовательно прозвучат два сигнала с увеличенной длительностью или уровень громкости будет выше некоторого заданного порога, то эти сигналы также будут расцениваться как помеха. В обоих случаях коммутатор проигнорирует эти сигналы, но отобразит состояние схемы управления светодиодным индикатором соответствующего цвета. Звуковые сигналы могут быть любыми, но чаще всего, конечно же, это хлопки в ладоши, поэтому данный коммутатор напряжения можно отнести к выключателям клаперного типа (от англ. CLAPS – хлопки, хлопать в ладоши). Максимальный коммутируемый ток ограничен контактами применяемого в конструкции исполнительного реле.

Разберем подробнее работу коммутатора по принципиальной схеме, показанной на РИС.1:

схема голосового управления

Для увеличения схемы, нажмите на него мышкой 

1. Подключение коммутатора к сети переменного напряжения.

При подключении вилки XP1 к сети ~220V, напряжение поступит на источник питания коммутатора, условно обозначенный на схеме как «AC/DC adaptor». Источник питания может быть заводским или самодельным с выходным стабилизированным напряжением Uвых=5,0…5,3V и номинальным током не менее Iном=30mA. Через диодно-конденсаторный фильтр VD5-C9 напряжение поступит на все узлы схемы. Цепь начальной установки С14-R22 установит триггер DD2.2 в «нулевое» состояние, при котором на выходе 13DD2.2 – лог.0, а на выходе 12DD2.2 – лог.1. Диоды VD9, VD10 открыты, а диоды VD8, VD12 закрыты. С выхода 13DD2.2 уровень лог.0 закроет транзистор VT3. Светодиод оптрона VS1 останется обесточенным. На обмотку реле К1 напряжение ~220V не поступит, и его контактные группы К1.1/К1.2 и К1.3/К1.4 останутся в положении, показанном на схеме. Нагрузка, подключенная к розетке XS1, останется обесточенной. Одновременно через R17 заряжается конденсатор С11, поэтому с выхода 10DD1.4 через резистор R19 лог.1 поступает на вход 4DD2.1. Триггер DD2.1 устанавливается в «нулевое» состояние, при котором на выходе 1DD2.1 – лог.0, а на выходе 2DD2.1 – лог.1. Пока заряжается С11, с выходов 11DD1.2 и 10DD1.4 через диоды соответственно VD6 и VD7 уровнем лог.1 открыт транзистор VT4. Синий светодиод HL2 индицирует установку схемы коммутатора в исходное состояние. После заряда С11 транзистор VT4 закрывается (светодиод HL2 гаснет), поэтому закрывается и диод VD14. С выхода 2DD2.1 уровнем лог.1 через R25 открывается транзистор VT5. Зажигается зеленый светодиод HL3, индицирующий отключенное состояние розетки XS1.

2. Работа аналогового узла – градиентного реле.

От источника питания через фильтр R2-С1 и резистор R1, задающий рабочий ток, напряжение поступает на акустический датчик коммутатора - электретный микрофон BM1. Через разделительный конденсатор С3 принятый микрофоном сигнал поступает на предварительный УНЧ, выполненный на транзисторе VT1. Резистором R3 на коллекторе транзистора задана половина Uпит для достижения максимальной амплитуды усиливаемого сигнала. С коллектора VT1 усиленный сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на два идентичных канала градиентных реле. Первый канал на компараторе DA1.1 отслеживает сигналы подаваемой команды, а второй канал на компараторе DA1.2 определяет длительность сигналов и превышение шумового порога в помещении, в котором установлен коммутатор. В исходном состоянии без сигналов команды на выходах 7DA1.1 и 1DA1.2 установлен высокий уровень напряжения. С появлением команды на не инвертирующих входах 5DA1.1 и 3DA1.2 значение потенциала изменяется мгновенно, тогда как на инвертирующих входах, соответственно 6DA1.1 и 2DA1.2, из-за конденсаторов C7 и С8 изменение потенциала происходит с задержкой во времени.  Выходы компараторов принимают значение низкого уровня напряжения, причем для этого достаточно разницы напряжения между входами в единицы милливольт (градиентные реле имеют очень высокую чувствительность к изменению контролируемых величин). Емкость конденсатора С7 (С=15nF) много меньше емкости конденсатора С8 (С=2,2mF), поэтому первый канал градиентного реле срабатывает на более высокую составляющую, а второй канал на более низкую составляющую частоты принятого сигнала. Подстроечными резисторами R9 и R11 можно настроить чувствительность каждого канала. Чем больше сопротивление этих резисторов (движок перемещают вниз по схеме), тем больше чувствительность градиентных реле. Резисторы R6 и R7 заметно снижают взаимное влияние регулировок друг на друга. Выходы компараторов, представляющие собой схему «открытый коллектор», подключены через цепи R14-C10-R16 и R15-С11-R17 к Uпит. Ёмкость конденсатора С11 (С=10mF) много больше емкости конденсатора С10 (С=1mF), поэтому время заряда этих конденсаторов через резисторы соответственно R17 и R16 разное. Дополнительно время разряда конденсатора С11 регулируют резистором R15, тем самым настраивают порог реакции на фоновый шум.

3. Работа цифрового узла – счетчика управляющих сигналов.

Элемент DD1.1 формирует крутые фронты сигналов команды, а элемент DD1.3 инвертирует эти сигналы, чтобы коммутатор срабатывал не в момент прихода команды, а после неё. После первого звукового сигнала триггер DD2.1 установится в «единичное» состояние (на 1DD2.1 – лог.1, на 2DD2.1 – лог.0), а триггер DD2.2 своего состояния не изменит. Через резистор R24 откроется VT2 и желтый светодиод HL1 укажет на приём первого управляющего сигнала команды. После второго звукового сигнала триггер DD2.1 своего состояния не изменит (светодиод HL1 останется включенным), а триггер DD2.2 переключится в «единичное» состояние (на 13DD2.2 – лог.1, на 12DD2.2 – лог.0). Таким образом, после прозвучавшей команды «ВКЛЮЧИТЬ» (после двух звуковых сигналов) оба триггера должны находиться в «единичном» состоянии. С выхода 13DD2.2 уровень лог.1 открывает транзистор VT3 и светодиод оптрона VS1 зажигается. На обмотку реле К1 поступит питание и его контактные группы переключатся. На розетке XS1 появится напряжение и нагрузка включится. Точно по такому же принципу будет происходить отключение напряжения от нагрузки. После первого звукового сигнала команды «ОТКЛЮЧИТЬ» в «нулевое» состояние переключится триггер DD2.1 (желтый светодиод HL1 погаснет, а зеленый светодиод HL3 включится), а после второго переключится и триггер DD2.2, т.е. после команды на отключение (после двух звуковых сигналов) оба триггера должны находиться в «нулевом» состоянии.

Если при выключенной нагрузке поступит только один звуковой сигнал, то через R21 и выход 2DD2.1 начнет разряжаться конденсатор С13. Через время Т=1сек. напряжение на С13 достигнет порогового значения Uпорог низ.=2,0V для входа 8DD1.4 и выход 10DD1.4 переключится из лог.0 в лог.1 (включится синий светодиод HL2). Через резистор R19 уровень лог.1 поступит на вход 4DD2.1 и вернет триггер в «нулевое» состояние. Если при включенной нагрузке поступит только один звуковой сигнал, то через R20 и выход 1DD2.1 начнет разряжаться конденсатор С12. Через время Т=1сек. напряжение на С12 достигнет порогового значения Uпорог низ.=2,0V для входа 13DD1.2 и выход 11DD1.2 переключится из лог.0 в лог.1 (включится синий светодиод HL2). Через резистор R18 уровень лог.1 поступит на вход 6DD2.1 и вернет триггер в «единичное» состояние. Таким образом, если вслед за первым звуковым сигналом в течение секунды не прозвучит второй, то схема подсчета управляющих сигналов вернется в предыдущее состояние.

Случайные звуковые сигналы могут быть частыми и (или) громкими (например, работа перфоратора - короткие паузы между сигналами; звуковое сопровождение телевизионного канала) или могут иметь увеличенную длительность (например, включена музыка). В этом случае конденсатор С11 успевает разрядиться через R15 и выход 1DA1.2. На одном из двух входов элементов DD1.2 – DD1.4 появится низкий уровень напряжения, значит, на выходах этих элементов сформируются уровни лог.1. В итоге тактовые входы «С» обоих триггеров будут заблокированы и, в зависимости от состояния диодов VD8 и VD9, уровень лог.1 через резисторы R18 или R19 поступит на вход «S» или вход «R» триггера DD2.1. Через диоды VD6 и VD7 уровень лог.1 откроет транзистор VT4. Через диоды VD13 и VD14 на затворы транзисторов VT2 и VT5 поступит лог.0. Светодиоды HL1 или HL3 погаснут, а светодиод HL2 включится и будет постоянно светиться, пока напряжение на С11 не достигнет порога Uпорог верх=3,0V (когда стихнет или исчезнет сигнал помехи). Резистором R15 настраивают шумовой порог, превышение которого будет восприниматься коммутатором как помеха. Чем меньше сопротивление R15, тем ниже шумовой порог.

4. Режимы по постоянному току и детали.

На схеме красным цветом показаны напряжения в узлах питания микрофона BM1 и предварительного УНЧ на VT1 . Розовым цветом показаны напряжения, измеренные в узлах градиентных реле на сдвоенном компараторе DA1. Полученные уровни напряжения зависят от сопротивления резисторов R9 и R11 и приведены в качестве примера. Так же показан ток потребления аналоговым и цифровым узлами коммутатора при Uпит=5,0V без учета используемых светодиодов. Как видно, измеренный ток не превышает Iпотр=1mA. Конденсаторы С2, С5 и С6, выделенные на схеме синим цветом, подавляют помехи, могущие возникнуть, если схема устройства будет запитана от импульсного AC/DC-преобразователя. Если схему запитать, например, от трансформаторного источника питания с линейным стабилизатором (Uвых.стаб=5,0V), то эти конденсаторы, а также диодно-конденсаторный фильтр VD5-С9 из схемы можно исключить.

В устройстве применяются «трёхвольтовые» сверхяркие светодиоды HL1 - HL2 с диаметром линзы D=5мм. Полевые транзисторы КП501А можно заменить на «телефонные» токовые ключи типа КР1014КТ1А(В) в корпусе DIP-8. Микромощный сдвоенный компаратор LM393N можно заменить двумя одноканальными компараторами LM311 или отечественными К554СА3 в корпусе DIP-14 с учетом увеличения тока потребления. Коммутация выходного напряжения осуществляется контактами механического реле К1. Это сделано специально, чтобы коммутатор мог управлять различным типом ламп – дневного света, «энергосберегалок», светодиодных и т.п. Если коммутатор будет работать с нагрузкой, не требовательной к типу контактов (например, с лампой накаливания, допускающей некоторый ток утечки разомкнутых контактов) и ток нагрузки не превысит Iнагр=1А, то реле К1 можно исключить, а нагрузку включить последовательно с контактами оптронного реле VS1. При этом нельзя забывать, что после отключения нагрузки в зависимости от того, как подключена вилка XP1, на одном контакте выходной розетки XS1 может «дежурить» фазное напряжение. При показанном включении контактов механического реле К1 напряжение с розетки XS1 снимается полностью.

5. Практическая конструкция.

На ФОТО показаны этапы сборки коммутатора. Сначала схема устройства отрабатывалась на макетной плате:

голосовое управление светом

Конструкция выполнена в виде сетевого удлинителя. Выходная розетка XS1 и корпус устройства расположены на основании из толстого органического стекла, в котором просверлены отверстия под винтовые соединения:

схема голосового управления нагрузкой

На стойках с помощью винтов-саморезов крепится плата устройства. Плата заводская с металлизированными отверстиями:

внешний вид устройства

В качестве источника питания был опробован дешёвый китайский импульсный AC/DC – адаптер с выходным напряжением Uвых=5,2V и заявленным максимальным током Iвых.макс=1А. На ФОТО показан адаптер в сборе и отдельно от корпуса его плата с выходным USB-разъёмом:

источник питания устройства

Размещение силовых элементов схемы на основании корпуса. Все элементы фиксируются термоклеем:

схема управления нагрузкой

Далее на плате были распаяны все элементы схемы. Плата установлена на стойках корпуса:

 

внешний вид устройства

Плата закрыта корпусом. Подключение к сети ~220V и проверка работоспособности собранного коммутатора:

устройство в корпусе

В качестве источника питания коммутатора был опробован самодельный блок питания с балластным конденсатором и диодно-стабилитронным выпрямительным мостом. Выходное напряжение блока дополнительно стабилизируется микросхемой линейного стабилизатора типа 78L05. С ёмкостью балластного конденсатора С1=1mF такой источник может отдать в схему ток до Iвых=40mA. Схема показана на РИС.2:

источник питания

На ФОТО показан изготовленный источник питания в составе устройства:

готовое устройство

Ниже показаны испытания коммутатора (крышка снята) с настройкой чувствительности и шумового порога:

Устройство в бою

 Полезная литература.

1. «LOW POWER DUAL VOLTAGE COMPARATORS LM193, LM293, LM393» даташит компании «ST» 1998г.

2. Сборник «В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ» Выпуск-97, ДОСААФ, 1987г. Рубрика «радиолюбителям-конструкторам». Статья: Б. Успенский. «Интегральные компараторы напряжения».

3. Сборник «В КОПИЛКУ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ. Популярные схемы и конструкции» Под редакцией А. Грифа. Москва, СОЛОН-ПРЕСС, 2005г. Статья: С. Бирюков. «Блоки питания с балластным конденсатором». Стр.74 – 84.

Говорящие часы на счетчиках K176ИE12 и чипкордерах ISD17240PY - 3.6 out of 5 based on 5 votes

В теме рассмотрены электронные говорящие часы, в схеме которых секундные, минутные и часовые импульсы формируют счетчики К176ИЕ12, а в качестве носителей речевой информации применяются чипкордеры ISD17240PY. На корпусе часов установлены кнопки – для настройки в ходе эксплуатации, переменный резистор – для регулирования громкости сообщений времени, три разноцветных светодиодных индикатора - для контроля секундных, минутных и часовых импульсов. Часы получают питание от сетевого источника питания, а в отсутствие напряжения сети – от резервной батареи.

Для просмотра схем в хорошем качестве, наведите курсор мышки на схему или картинку и нажмите на нее левой клавишей 

Также приводятся схемы примочек, повышающих удобство пользования часами. Часы сообщат время после нажатия на кнопку пульта дистанционного управления бытовой аппаратурой или автоматически через задаваемые переключателями интервалы времени. Часы разработаны для использования в гараже.

Сообщения записываются через электретный микрофон и сохраняются в энергонезависимой памяти чипкордеров. В первом чипкордере – фразы с часовыми метками, во втором – с минутными.

На РИС.1 показана схема для записи сообщений:

  Схема говорящих часов

Схема является фрагментом типовой схемы включения, приводимой в даташите на чипкордеры ISD 17-той серии. Тут же дана шпаргалка по управлению режимами стирания, записи и проверки сообщений. Включение электретного микрофона ВМ1 показано для случая, когда схема получает питание от одной «квадратной» батарейки или от трех «круглых» с напряжением Uпит=4,5V. Когда кнопка SB2 «ЗАПИСЬ» не нажата, микрофон отключен от питания. Потребляемый ток от батареи определяется только чипкордером и составляет не более Iпотр=1мкА. Если схему запитать от стабилизированного источника с Uвых=5V, то нижний вывод R2 можно подключить к общему проводу. В этом случае основной потребляемый ток будет определяться  микрофонной цепью. Элементы R3 и С1 – фильтр питания микрофонной цепи. Микрофон BM1 подключен к входам MIC+ и MIC- чипкордера DD1 по дифференциальной схеме через разделительные конденсаторы С2 и С3. Конденсатор С4, подключенный к входу AGC определяет АРУ записи, а резистор R4, подключенный к входу Rosc, задает тактовую частоту работы чипкордера и, следовательно, определяет ширину частотного диапазона, а также суммарное время записи/воспроизведения. В табличке указана зависимость этих показателей от номинала R4. К выходам УМЗЧ SP+ и SP - подключен динамик с Rобм=8 Ом. После подключения к источнику напряжения питание поступает на выводы Vccd и Vssd – входы питания цифровых узлов чипкордера, на выводы Vcca и Vssa – входы питания аналоговых узлов, на выводы Vccp, Vssp1 и Vssp2 – входы питания УМЗЧ класса «D». Конденсаторы, подключенные к этим выводам, осуществляют дополнительную фильтрацию Uпит для улучшения коэффициента отношения сигнал/шум. С подачей питания внутренний маркер адресного пространства чипкордера DD1 автоматически устанавливается в начало последнего сообщения (если были записаны сообщения), поэтому, если  нажать кнопку SB3 «ПРОВЕРКА», то первым проиграется последнее сообщение. Светодиод HL1, подключенный в выходу LED через ограничивающий ток R6=0,4…1КОм, является индикатором режимов работы. Так, например, в режиме «ЗАПИСЬ» он постоянно светится, пока нажата кнопка SB2, в режиме «ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ» мигает, пока проигрывается сообщение или вспыхивает два раза перед воспроизведением первого сообщения и один раз перед последующими. Подробности работы индикатора можно посмотреть в даташите. Вывод AUD/AUX представляет собой выход тока, поэтому, для получения стандартного аудиосигнала, к выходу подключают резистор сопротивлением R7=390…470 Ом. Выход всегда выключен и активируется при поступлении управляющих сигналов на входы PLAY или FT (вывод 22DD1 на схеме не показан). В этом случае на выходе появляется постоянное напряжение с уровнем U=1,2V при R7=390 Ом (U=2,0V при R7=470 Ом), преобразуемое в переменное c размахом U=1,2Vp-p воспроизводимого сигнала, либо звукового сигнала, подаваемого на вход ANA IN (вывод 9DD1 на схеме не показан). Конденсатор С11 устраняет высокочастотные всплески сигнала. Выход INT/RDY – статусный и представляет собой «открытый сток». Значение выхода принимает низкий уровень напряжения в любом режиме работы чипкордера, кроме случая подачи управляющего сигнала на вход RESET (вывод 3DD1 на схеме не показан). Все входы кнопочного управления внутри чипкордера имеют схему подавления дребезга и подтянуты к цифровой шине питания резисторами R=600Ком, поэтому на этих входах «дежурит» высокий уровень напряжения.

На ФОТО показана плата для записи с установленными элементами:

Вид сборки часов

Используется готовая заводская плата с перфорацией. Монтаж произведен проводом МГТФ минимального сечения со стороны выводов деталей. На плате установлены кнопки, электретный микрофон, светодиод и панелька для смены чипкордеров. Далее плата использовалась для макетирования схемы часов, поэтому на ней были установлены дополнительные кнопки и элементы.

схема говорящих часов

Сначала в панельку устанавливают первый чипкордер и записывают фразы с часовыми метками. После записи и проверки первый чипкордер из панельки извлекают и устанавливают второй. Аналогично записывают и проверяют фразы с минутными метками.

Для примера на РИС.2 приведены таблицы с фразами записываемых сообщений:

Радио схемы

Может показаться утомительным, записать 24 фразы с метками часов и 60 фраз с минутными метками. На самом деле, процесс записи занимает меньше времени, чем я рисовал эти таблицы – нажал кнопку/сказал фразу/отпустил кнопку. Немного дольше займется времени, если перед фразами с часовыми метками записывать звуковые эффекты, но, тогда воспроизводимые сообщения текущего времени станут более интересными и оригинальными. В простом случае – это коротенькие рингтоны входящих SMS-ок, которые хранятся в памяти сотовых телефонов. Запись звукового эффекта, а затем фразы с меткой часов должна происходить в одно нажатие кнопки SB2, т.е. представлять собой единый записываемый фрагмент. Любые другие звуковые эффекты, например, музыкальные отрывки или прикольные речевые сообщения можно записать не только перед фразами с метками часов, но и после фраз с минутными метками. Следует предварительно просчитать необходимое время записи/воспроизведения и подключить к входу Rosc чипкордера резистор с соответствующим сопротивлением.

Итак, оба чипкордера содержат сообщения. Проверены правильная последовательность и качество записи. Теперь можно приступить к макетированию, которое поможет оптимизировать схемное решение и выявит недочеты, могущие возникнуть при дальнейшей эксплуатации часов.

На РИС.3 показана базовая (экспериментальная) схема говорящих часов:

Радиосхемы

Источником напряжения Uпит=5V является классическая схема, выполненная на линейном стабилизаторе DA1 типа 7805 (КP142ЕН5А). Вторичная обмотка трансформатора Т1 должна обеспечивать номинальный ток не менее Iвых=250мА. При подаче напряжения на схему стекающим током с входов RESET чипкордеров DD5 и DD6 заряжаются конденсаторы С5 и С14. Входы RESET объединены, поэтому, в первом приближении можно считать, что конденсатор с емкостью Собщ=С5+С14=300nF заряжается через резистор с сопротивлением Rобщ=300Ком, подключенный к Uпит. Пока заряжаются конденсаторы на входах 6, 8 и 12, 13 микросхемы DD4, а также на входе 8DD2.4 и входах 3DD5 и 3DD6 удерживается низкий уровень напряжения. С выхода 11DD4.4 лог.1 поступает на вход 9DD3 и через диод VD1 на входы 9,5DD1. Счетчики DD1 и DD3 устанавливаются в исходное состояние, а маркер адреса чипкордеров DD5 и DD6 перемещается в начало последних сообщений («НОЛЬ ЧАСОВ» и «РОВНО» соответственно). При достижении напряжением на С5 и С14 порогового уровня для входов 12,13DD4.4 выход 11DD4.4 переключается в лог.0 и работа счетчиков DD1 и DD3 разрешается. При этом на входах RESET, FWD и PLAY обоих чипкордеров постоянно присутствует напряжение высокого уровня. На входе FT чипкордера DD6 также высокий уровень с выхода 11DD2.3. На выходе 4DD1 формируются импульсы с частотой F=1Гц, которые поступают на вход 7DD1 и на затвор транзистора - усилитель тока VT1. Светодиод HL2 «СЕКУНДЫ» мигает в такт с секундными импульсами, индицируя ход часов. На выходе 10DD1 формируются импульсы с периодом, равным одной минуте (Т=60сек). Этот период состоит из двух полупериодов (Т=Т1+Т2). Первый полупериод – уровень лог.0 длительностью Т1=39сек, после чего выход 10DD1 принимает значение лог.1. Конденсатор С3 быстро разрядится через VD3 и выход 10DD1. Второй полупериод – уровень лог.1, который длится Т2=20сек, после чего выход 10DD1 вновь примет значение лог.0. Конденсатор С3 зарядится через R6, при этом на выходе 4DD2.2 сформируется импульс с уровнем лог.1 и длительностью не более Т=0,1сек. Этот импульс поступит на тактовый вход 7DD3 и, будучи проинвертированным элементом DD4.3, на вход FWD чипкордера DD6. В чипкордере маркер адреса переместится в начало первого сообщения «ОДНА МИНУТА». Светодиод HL3 «МИНУТЫ» вспыхнет два раза, указывая на первое сообщение (начало блока памяти). Аналогично схема будет работать и для следующих минутных импульсов: счетчик DD3 будет их подсчитывать, а маркер адресного пространства DD6 будет перемещаться в начало следующих по очереди сообщений «ДВЕ МИНУТЫ», «ТРИ МИНУТЫ», «ЧЕТЫРЕ МИНУТЫ» и т.д. Светодиод HL3 со второго по шестидесятое сообщение вспыхивает один раз. По истечении 59-той минуты дифференцирующая цепь С10-R10 на выходе 4DD4.2 сформирует импульс с уровнем лог.0. Этот импульс поступит на вход FWD чипкордера DD5 и маркер адреса переместится в начало первого сообщения «ОДИН ЧАС». Светодиод HL1 «ЧАСЫ» вспыхнет два раза. Это произойдет одновременно с приходом на вход FWD чипкордера DD6 шестидесятого импульса, поэтому через час работы маркер адреса DD5 будет указывать на первое сообщение, а маркер адреса DD6 – на последнее («ОДИН ЧАС» и «РОВНО» соответственно).

Собственно, идея работы часов в этом и заключается – по минутным и часовым импульсам перебирать сообщения в чипкордерах или, выражаясь технически, синхронизировать работу счетчиков и чипкордеров сигналами FWD. Теперь, при желании узнать текущее время, достаточно включить режим последовательного воспроизведения. Чипкордеры по очереди воспроизведут сообщения, на которые в данный момент времени указывают маркеры их адресного пространства – первым прозвучит сообщение часов, вторым – сообщение минут. Для сообщения правильного времени часы предварительно нужно установить.

УСТАНОВКА МИНУТ:

Для этого нажимают и удерживают кнопку SB2 «УСТАНОВКА МИНУТ». Через замкнутые контакты кнопки, диод VD6 и резистор R13 напряжение питания поступит на вход 9DD2.4, а так как на входе 8DD2.4 высокий уровень напряжения с входа 3DD6, то выход 10DD2.4 примет значение лог.0. Этот сигнал поступит на вход PLAY и чипкордер DD6 активируется в режиме воспроизведения. Через время не менее Т=0,3 сек., определяемое зарядом С4 через R5, на вход 2DD2.1 поступит высокий уровень напряжения. Уровень лог.1 на выходе 3DD2.1 сменится импульсами с частотой F=1Гц, которые через элемент DD2.2 начнут поступать на тактовый вход 7DD3 и через элемент DD4.3 на вход FWD чипкордера DD6. Фактически происходит процесс, схожий с «обычным ходом» часов, только чипкордер в режиме воспроизведения, а на вход FWD поступают не минутные, а секундные импульсы, при этом светодиод HL3 часто вспыхивает. Кнопку SB2 отпускают в момент воспроизведения фразы с минутной меткой, соответствующей минутам текущего времени. Конденсатор С4 быстро разрядится через VD2 и R4 – секундные импульсы перестанут поступать на тактовый вход 7DD3 и выбранное сообщение полностью воспроизведется. В результате в счетчик DD3 занесено нужное число минут, а в чипкордере DD6 маркер указывает на соответствующее этому числу сообщение.

УСТАНОВКА ЧАСОВ:

Для этого нажимают и удерживают кнопку SB3 «ВРЕМЯ/УСТАНОВКА ЧАСОВ». На входе PLAY появляется низкий уровень напряжения, и чипкордер DD5 активируется в режиме воспроизведения. Кнопка SB3 удерживается нажатой, поэтому последовательно воспроизводятся все сообщения, записанные в чипкордер. На выходе 15DD5 во время каждого воспроизводимого сообщения возникает ШИМ-сигнал, который диодом VD4 и конденсатором С11 преобразуется в напряжение высокого уровня (сигнал с уровнем лог.1). Этот сигнал инвертируется элементом DD2.3 и на входе FT чипкордера DD6 появляется напряжение с уровнем лог.0. Внутри чипкордера сформируется «сквозной канал» - вход ANA IN соединится с УМЗЧ. Аналоговый сигнал с выхода AUD/AUX чипкордера DD5 через разделительный конденсатор С15 поступает на вход ANA IN чипкордера DD6, в котором усиливается и воспроизводится динамиком BF1. Подстроечным резистором R11 устанавливают уровень громкости воспроизведения часовых меток так, чтобы он был сопоставим с уровнем громкости воспроизведения минутных меток. Так как сигнал с уровнем лог.0 на выходе 11DD2.3 присутствует только во время воспроизведения сообщения, то по окончанию воспроизведения сигнал с уровнем лог.1 через дифцепочку C12-R12 приводил бы к несанкционированному запуску чипкордера DD6 в режиме воспроизведения. При нажатой кнопке SB3 открытый диод VD7 шунтирует вход 9DD2.4, удерживая на входе PLAY чипкордера DD6 высокий уровень напряжения. Когда воспроизводимое сообщение с фразой часов будет соответствовать часам текущего времени, кнопку SB3 отпускают, при этом диод VD7 закрывается. Выбранное сообщение воспроизведется до конца. На выходе 11DD2.3 появится уровень лог.1, который дифцепью C12-R12 преобразуется в импульс с длительностью не более Т=0,1сек. Элемент DD2.4 проинвертирует этот импульс и чипкордер DD6 воспроизведет сообщение с фразой текущих минут. Таким образом, после установки часов дополнительно звучит сообщение о минутах.

КОРРЕКЦИЯ СЕКУНД:

Секунды корректируют по сигналам точного времени кнопкой SB1 «КОРРЕКЦИЯ СЕКУНД». Так как на выходе 4DD1 уровень лог.1 появляется сразу после отпускания кнопки SB1 (особенность или недостаток счетчиков К176ИЕ12), то отпускать кнопку следует спустя секунду после шестого сигнала точного времени. Если текущее состояние счетчика секунд DD1 соответствует промежутку от 00 до 39 секунд, то обнуление этого счетчика не изменит состояние счетчика минут DD3. Если состояние счетчика DD1 соответствует промежутку от 40 до 59 секунд, то обнуление этого счетчика увеличит содержимое счетчика DD3 на одну минуту.

УЗНАТЬ ТЕКУЩЕЕ ВРЕМЯ:

Чтобы прослушать сообщение о текущем времени, кратковременно нажимают кнопку SB3. Чипкордер DD5 начинает воспроизводить сообщение о текущих часах и светодиод HL1 «ЧАСЫ» мигает. Конденсатор С12 быстро разряжается через VD6, R4 и выход 11DD2.3, на котором во время режима воспроизведения DD5 уровень лог.0. По окончании воспроизведения сообщения чипкордером DD5 на выходе 11DD2.3 появляется уровень лог.1. Конденсатор С12 зарядится через резистор R12 и на входе PLAY чипкордера DD6 сформируется импульс с уровнем лог.0. Теперь в режиме воспроизведения активируется чипкордер DD6 и звучит сообщение о текущих минутах, при этом светодиод HL3 «МИНУТЫ» мигает.

На ФОТО показаны фрагменты макетирования часов:

 Радио схемы

Схемы

В процессе макетирования выяснилось:

1. Установка минут происходит под управлением секундных импульсов на входе FWD чипкордера DD6. Точнее - под управлением полупериодов этих импульсов с уровнем лог.0 и длительностью Т=0,5сек. Следовательно, воспроизведение длится вторую половину секундных импульсов - во время полупериодов с уровнем лог.1 и длительностью также Т=0,5сек. Это значит, что времени на воспроизведение полной фразы с минутной меткой не хватает. Например, фразы с единицами минут звучат без слова «минут»: одна минута – «ОДНА МИ…», две минуты – «ДВЕ МИ…». Фразы с десятками минут звучат так, например: девятнадцать минут – «ДЕВЯТНА…», двадцать одна минута – «ДВАДЦАТЬ…».

2. Установка часов, в отличие от установки минут, происходит без управляющих импульсов на входе FWD, поэтому фразы с часовыми метками воспроизводятся полностью. Но, тогда на установку часов затрачивается больше времени. Особенно это становится заметным, если перед фразами были записаны звуковые эффекты.

3. Обнаружилась одна неприятность. Предположим, состояние счетчиков DD1, DD3 и чипкордеров DD5, DD6 соответствует текущему времени 1час 23мин 59сек. Случайно или специально в этот момент кратковременно нажимают кнопку SB3 для сообщения времени. Чипкордер DD5 воспроизводит сообщение «ОДИН ЧАС», которое длится одну секунду. По окончании этого сообщения должен включиться чипкордер DD6 для воспроизведения минут, но с выхода 4DD1 на вход 7DD1 приходит очередной секундный импульс. Выход 10DD1 переключится в лог.0 и на входе FWD чипкордера DD6 сформируется управляющий импульс одновременно (или немного раньше) с управляющим сигналом на входе PLAY. Получаем «конфликт» и воспроизведение сообщения с фразой минут блокируется (смотри пункт 3 «ОСОБЕННОСТИ КНОПОЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ» на РИС.1).

4. Следует предусмотреть настройку точности хода часов.

5. Прежде чем выйти из гаража и закрыть его, сеть ~220V обесточивают – выключают вводной автомат. Чтобы часы продолжали работать, следует добавить резервный источник питания.

6.  В гаражных условиях эксплуатации часов, возможно, понадобится увеличенная звуковая мощность сообщений текущего времени.

Схема говорящих часов, показанная на РИС.4, учитывает перечисленные выше недостатки и обеспечивает увеличенную звуковую мощность сообщений времени:

Схема часов

В этой схеме источником питания усилителя мощности DA2 служит адаптер (или самодельный БП) с выходным напряжением Uвых=8…12V и номинальным током не менее Iвых=1А. Далее напряжение понижается до величины Uвых=5V и стабилизируется микросхемой DA1 типа 78L05. Это напряжение используется для питания схемы часов и светодиодов HL1-HL3. Источник резервного питания – батарея GB1, составленная из трёх последовательно включенных элементов типоразмера «ААА» (мизинчиковые) с Uобщ=4,5V. Батарея соединяется с плюсовой шиной «а» через диод VD11 типа 1N5819. Применение диода с барьером Шоттки обусловлено малым падением напряжения - не более Uпрямое=0,15V. Диод заперт, когда питание поступает от сетевого источника. При отсутствии сетевого питания диод открывается, подключая батарею. Диод VD10 препятствует попаданию напряжения батареи на выход стабилизатора и на аноды светодиодов.

Вместо DA2 можно применить любой подходящий УНЧ, но предпочтение отдано микросхеме мостового УМЗЧ типа TDA7056. Во-первых, эта микросхема работает в широком диапазоне питающих напряжений Uпит=3…18V (Uном=11V), во-вторых, отдает приличную выходную мощность (P=3W) при отсутствии внешних элементов коррекции. Выходы AUD/AUX чипкордеров DD5 и DD6 объединены и нагружены на переменный резистор R19, которым регулируют громкость воспроизведения. С движка резистора через разделительный конденсатор С21 сигналы сообщений часов и минут поступают на вход 3DA2 и усиливаются.

Между входами Rosc и PLAY обоих чипкордеров включены диодно-резисторные цепочки R7-VD3 и R14-VD9. При нажатии и удержании кнопок SB2 или SB3 развязывающие диоды соответственно VD9 или VD3 открываются, подключая к входам Rosc дополнительные резисторы, соответственно R14 или R7. В результате скорость воспроизведения увеличивается примерно в два раза. Теперь, во время установки минут, фразы с единицами и десятками минут будут успевать воспроизводиться полностью, а на установку часов будет затрачено меньше времени.

Параллельно конденсатору С2 подключен подстроечный конденсатор С3 для настройки точности хода часов.

В схеме появилась кнопка SB4 «ОБЩИЙ СБРОС». Она не обязательна, но может пригодиться при установке минут. Например, текущее время 15часов 12минут. Кнопку SB2 не успели отпустить при воспроизведении фразы «ДВЕНАДЦАТЬ МИНУТ» и чипкордер DD6 выдал сообщение с фразой «ТРИНАДЦАТЬ МИНУТ». Чтобы не прогонять по кругу все сообщения минут, достаточно нажать кнопку SB4 (светодиод HL2 перестанет мигать и погаснет), после чего кнопкой SB2 возобновить установку минут с сообщения «РОВНО».

Добавленные в схему элементы VT1, С13, R12 и VD7 минимизируют вероятность одновременного появления управляющих сигналов на входах FWD и PLAY чипкордера DD6. В исходном состоянии (между минутными импульсами) конденсатор С13 заряжен через R12 от напряжения лог.1 с выхода 10DD4.3. Транзистор VT1 открыт и верхний вывод резистора R10 подключен к общему проводу схемы. С каждым минутным импульсом на выходе 10DD4.3 появляется импульс с уровнем лог.0, который через VD7 быстро разряжает С13, закрывая VT1. После того, как чипкордер DD5 закончил воспроизведение сообщения, конденсатор С12 должен разрядиться через R10. Если в этот момент пришел управляющий импульс на вход FWD, то конденсатор С12 будет удерживать высокий уровень напряжения на входе 13DD2.3, т.к. транзистор VT1 закрыт и резистор R10 отключен от общего провода схемы. По мере заряда конденсатора С13 через R12 транзистор VT1 открывается, подключая R10 к общему проводу. Таким образом, управляющий сигнал на входе 23DD6 появится позже сигнала на входе 26DD6 и воспроизведение фразы с минутами не заблокируется. Сообщение о минутах прозвучит через Т=2,5…3сек. после сообщения о часах.

При обкатке схемы обнаружилось еще одно недоразумение. Предположим, текущее время 1час 59мин 59сек. После кратковременного нажатия на кнопку SB3 для воспроизведения времени, чипкордер DD5 выдает сообщение «ОДИН ЧАС», которое длится одну секунду. По окончанию сообщения приходит очередной секундный импульс и состояние счетчиков DD1 и DD3 изменяется. Одновременно на входах FWD чипкордеров DD5 и DD6 формируются управляющие импульсы, и маркеры адреса перемещаются в начало следующих сообщений – в DD5 маркер укажет на сообщение «ДВА ЧАСА», а в DD6 - на сообщение «РОВНО», которое начинает воспроизводиться. В итоге, вместо сообщения «ДВА ЧАСА РОВНО» прозвучит сообщение «ОДИН ЧАС РОВНО», что не соответствует действительности. Понятное дело, что вероятность совпадения момента нажатия кнопки SB3 и текущих минут и секунд (59мин и 59сек) мала и нужно специально «прицелиться» для получения такой комбинации. Поэтому, можно не заморачиваться на устранение этого недочета в работе часов, но, все-таки схема должна учитывать все нюансы при эксплуатации устройства.

Как сделать, чтобы часы всегда сообщали правильное время и могли это делать не только по команде от кнопки, расположенной на корпусе устройства, но и с кнопки пульта дистанционного управления, показано на РИС.5:

схема говорящих часов

В этой схеме стабилизированное напряжение Uпит=5,1V формирует импульсный AC/DC адаптер с максимальным выходным током Iвых=1А. Напряжение от этого источника подается не только на УМЗЧ DA1 и светодиоды HL1 – HL3, но также поступает на микросхему ИК-приемника IR1 через фильтр питания R14-С14. Микросхема ИК-приемника (на корпусе отсутствует маркировка) извлечена из платы неисправного китайского напольного вентилятора «DELONY». Цоколевка этой микросхемы отличается от общепринятой цоколевки ИК-приемников, выпускаемых известными фирмами:

Адаптер

С вывода OUT ИК-приемника выходной сигнал проходит через фильтр R12-С13 и поступает на тактовый вход 3DD7.2. Без фильтра наблюдались произвольные воспроизведения сообщений времени при включении ламп дневного света, расположенных на потолке гаража. После фильтра выходной сигнал изменяет форму (R12+С13 - интегрирующая цепь) и не доходит до уровня лог.0, но опускается ниже уровня Uпорог=2,5V. Через резисторы R16 и R18 конденсатор С16 заряжен до Uпит, поэтому на входе 5DD7.2 присутствует высокий логический уровень. При появлении сигнала от ИК-приемника триггер переключается и на его выходе 2DD7.2 появляется лог.0, а на выходе 1DD7.2 – лог.1 Элементы С18 и R24 превращают триггер в одновибратор, постоянная времени которого зависит от времени заряда С18 через R24 и не превышает Т=0,1сек. Импульс с уровнем лог.0 проходит через диод VD17 и поступает на вход PLAY чипкордера DD5. Часы воспроизводят сообщение о текущем времени. Диод VD17 устраняет короткое замыкание выхода 2DD7.2 при нажатии кнопки SB3, а диод VD16 ускоряет разряд С18 после возвращения триггера в исходное состояние. Если на пульте ДУ удерживать кнопку нажатой, то следующее сообщение времени прозвучит только через секунду после окончания предыдущего. Это сделано следующим образом: используемые в этой схеме статусные выходы INT/RDY чипкордеров DD5 и DD6 объединены и во время воспроизведения через эти выходы и резистор R18 конденсатор С16 разряжается, удерживая на входе 5DD7.2 низкий уровень напряжения. По тактовым импульсам на входе 3DD7.2 в триггер будет постоянно записываться лог.0, следовательно, одновибратор переключаться не будет. По окончанию воспроизведения минут напряжение на С16 достигнет порогового уровня для входа 5DD7.2 только через 1…1,5 секунды. По этой же причине включить воспроизведение сообщения времени в момент прихода импульсов на входы FWD чипкордеров также не получится – выходы INT/RDY будут иметь низкий уровень и конденсатор С16 будет разряжен.

В схеме на РИС.4 кнопка SB3 «ВРЕМЯ/УСТАНОВКА ЧАСОВ» имеет больше техническое назначение  - для установки часов. Например, если SB3 кратковременно нажать еще раз после начала воспроизведения фразы с часовой меткой, то воспроизведение остановится и начнется воспроизведение фразы с минутной меткой. В схеме на РИС.5 добавлена кнопка SB5 «ВРЕМЯ» (выделена синим цветом), которую при желании можно установить на корпусе часов. Воспроизведение сообщения времени начнется после нажатия и отпускания этой кнопки. Повторное нажатие и отпускание кнопки SB5 включит следующее сообщение времени только после окончания предыдущего.

Триггер DD7.1 и связанные с ним элементы решают одновременно две проблемки на которые указывалось выше. В исходном состоянии на входе 10DD7.1 – лог.1 с заряженного конденсатора С16, поэтому на выходе 12DD7.1 – лог.1, а на выходе 13DD7.1 – лог.0. Диоды VD4, VD12, VD13 и транзистор VT2 закрыты, конденсатор С17 заряжен через R20. На входе 10DD7.1 низкий уровень напряжения только в случаях появления сигналов на входах FWD чипкордеров DD5 и DD6 или когда чипкордеры находятся в режиме воспроизведения. Транзистор VT1 закрыт низким уровнем напряжения на затворе с резистора R4, поэтому на входе 9DD7.1 напряжение высокого уровня с резистора R15 (диод VD9 закрыт – на аноде и катоде высокие уровни напряжения). На тактовом входе 11DD7.1 формируются импульсы с уровнем лог.1 при каждом изменении состояния на выходе 11DD2.2. При таком включении триггера DD7.1 возможны следующие варианты развития событий:

  1. Без включения режима воспроизведения времени триггер DD7.1 не влияет на работу часов. Импульсы с уровнем лог.1 на входе 11DD7.1 появляются раньше, чем низкий уровень на входе 10DD7.1 с выходов INT/RDY чипкордеров DD5 и DD6, поэтому триггер не изменяет своего состояния.
  2. Импульс с уровнем лог.1 на входе 11D7.1 появился во время работы чипкордера DD5, т.е. при воспроизведении фразы с часовой меткой. Триггер переключается. Диод VD4 открывается, поэтому, резистор R6 с малым сопротивлением подключается параллельно резистору R8 и тактовая частота работы DD5 увеличивается примерно в десять раз. Транзистор VT2 открывается, поэтому выход AUD/AUX чипкордера DD5 шунтируется и сигнал на вход 3DA1 не поступает. Когда ускоренное воспроизведение сообщения часов закончится и С16 зарядится, на входе 10DD7.1 уровень лог.0 сменится на лог.1 и триггер переключится в исходное состояние. Дифференцирующая цепь С17-R20 сформирует короткий импульс на входе 6DD7.2. Одновибратор на DD7.2 заново запустит воспроизведение часов, но теперь с нормальной скоростью. После воспроизведения часов, как обычно, начнется воспроизведение минут. Так как диод VD12 также был открыт, чипкордер DD6 в режим ускоренного воспроизведения минут не включался, т.е. диод VD12 дополнительно ускоряет начало нового воспроизведения.
  3. Импульс с уровнем лог.1 на входе 11DD7.1 появился после завершения работы чипкордера DD5 одновременно (или немного раньше) с импульсом на входе PLAY чипкордера DD6. В этом случае воспроизведения минут не будет – «конфликт» управляющих сигналов на входах FWD и PLAY чипкордера DD6. После заряда С16 вновь прозвучит сообщение часов, затем сообщение минут.
  4. Импульс с уровнем лог.1 на входе 11DD7.1 появился во время работы чипкордера DD6, т.е. при воспроизведении фразы с минутной меткой. Триггер DD7.1 переключится. Диод VD13 откроется и подключит R21 с малым сопротивлением параллельно резистору R23, поэтому тактовая частота работы чипкордера DD6 увеличится примерно в десять раз. Транзистор VT2 откроется и зашунтирует выход AUD/AUX – сигнал на вход 3DA1 поступать не будет. После ускоренного воспроизведения минут конденсатор С16 зарядится и триггер DD7.1 переключится в исходное состояние. Дифференцирующая цепь С17-R20 запустит одновибратор на триггере DD7.2. Воспроизведение часов и минут начнется заново, но уже с нормальной скоростью.
  5. Импульс с уровнем лог.1 на входе 11DD7.1 появился сразу после завершения работы чипкордера DD6. В этом случае конденсатор С16 еще не успел зарядиться до порогового уровня для входа 10DD7.1, поэтому триггер DD7.1 переключится. После заряда С16 процесс воспроизведения сообщения времени начнется заново.

Во всех перечисленных вариантах с появлением управляющего сигнала на входе FWD чипкордера DD5 (состояние счетчика DD3 изменилось через час работы) повторное сообщение времени будет начинаться с новой фразы наступившего часа. Таким образом, если время подачи команды на воспроизведение сообщения времени граничит с моментом изменения минут и часов, то сообщение времени всегда будет начинаться заново. Транзистор VT1 и диод VD9 исключают переключение триггера DD7.1 во время установки минут или часов кнопками соответственно SB2 или SB3. При нажатии кнопок транзистор VT1 и диод VD9 открываются, задавая уровень лог.0 на входе 9DD7.1.

Питание микросхемы DA1 не превышает Uпит=5,1V, поэтому к выходам УМЗЧ можно подключить динамик с сопротивлением катушки R=8 Ом (P=1W), а саму микросхему на радиатор не устанавливать. На схеме синим цветом показан резистор Rнагр, который дополнительно нагружает адаптер питания. Если во время работы часов в динамике BF1 прослушивается негромкий «жужжащий» звук, частота которого изменяется в такт со вспышками светодиода HL2 (звук обусловлен применением импульсного источника питания), то подключение Rнагр снизит этот звук до практически не различимого даже в тихом помещении.

В гараже могут проводиться работы, требующие отсчета определенных интервалов времени. Схема узла «КУКУШКА», показанная на РИС.6, позволяет автоматизировать процесс сообщений текущего времени через заданные переключателями интервалы:

Простые схемы для радиолюбителя

Пример показан для варианта использования узла со схемой часов, представленной на РИС.4, но его можно подключить к любой рассмотренной схеме.     

На тактовый вход счетчика 2DD1.1 поступают минутные импульсы. Вместе с элементом DD2.1 счетчик DD1.1 формирует 5-ти минутные интервалы времени. Когда интервал сформируется, то на выходе 3DD2.1 появится лог.1. Через цепь задержки R1-С1, постоянная времени которой выбрана Т=1сек, уровень лог.1 поступает на вход 7DD1.1 и устанавливает счетчик в исходное состояние. Счет интервала начинается заново. С выхода 3DD2.1 уровень лог.1 также поступает на тактовый вход 10DD1.2. Счетчик DD1.2 и элементы DD2.2 – DD2.4 формируют требуемые интервалы времени: 5мин, 10мин, 15мин, 20мин, 30мин и 1час. Эти интервалы выбирают переключателями SA1 – SA5. При указанном на схеме положении этих переключателей часы будут сообщать время каждый час. С выхода 11DD2.4 лог.1, пройдя через все переключатели, поступит на контактную группу К1.1. Когда внешнее питание подано, то реле К1 сработано и сигнал чрез замкнутые контакты поступит на затвор транзистора VT1. Одновременно, через цепь задержки R2-С2, постоянная времени которой задана Т=0,1сек, уровень лог.1 поступит на вход 15DD1.2. Счетчик сбросится в исходное состояние и подсчет 5-ти минутных интервалов начнется заново. Так как счетчик DD1.2 сбросится через время Т=0,1сек, то транзистор VT1 будет открыт только в течение этого времени. Следовательно, на входе PLAY чипкордера DD5 сформируется короткий импульс с уровнем лог.0 и начнется воспроизведение сообщения.

Для начала работы схемы следует кратковременно (не более Т=0,3сек) нажать кнопку SB2 «УСТАНОВКА МИНУТ» (чипкордер DD6 воспроизведет фразу с текущими минутами), при этом через развязывающие диоды VD1 и VD2 на входы RESET обоих счетчиков поступит напряжение питания и установит их в исходное состояние. Например, переключателем SA3 задан интервал «15мин». Кнопку SB2 можно нажать в любой момент, когда минуты и секунды текущего времени соответствуют промежуткам: от 00мин до 00мин 59сек; от 15мин до 15мин 59сек; от 30мин до 30мин 59сек или от 45мин до 45мин 59сек. В этом случае часы будут сообщать время, когда текущие минуты будут соответствовать фразам «РОВНО», «15 МИНУТ», «30 МИНУТ» и «45 МИНУТ». Аналогичным образом кнопку SB2 нажимают для других выбранных временных интервалов. Переключатели SA1 – SA5 соединены таким образом, что приоритет имеет переключатель, которым выбирается больший интервал времени. Например, если по ошибке одновременно выбраны интервалы 10мин (SA2) и 30мин (SA5), то часы будут сообщать время только через 30 минут. Чтобы каждый раз после отключения  и подключения внешнего питания не нажимать кнопку SB2, питание на узел подается с плюсовой шины «а», т.е. питание узла поддерживается резервным источником GB1. Реле К1 сработано только при подаче внешнего питания. Когда внешнее питание отсутствует, контактная группа К1.1 находится в состоянии, показанном на схеме. Затвор транзистора VT1 подключен к общему проводу, поэтому управляющие сигналы на входе PLAY чипкордера DD5 не будут формироваться. Это сделано для экономии энергии резервного источника питания. Испытания показали, что данный тип реле надежно срабатывает уже при Uобм=4V, поэтому питание на обмотку К1 подается через диод VD4 – для снижения рабочей температуры реле. Диод VD3 исключает выбросы обратного напряжения на шину +5V при отпускании реле К1. Синим цветом показаны элементы, которые необходимо добавить, если узел «КУКУШКА» будет работать в составе схемы на РИС.5. Назначение этих элементов – сделать приоритетным управление с пульта ДУ или от кнопки SB5 «ВРЕМЯ». Если триггер DD7.1 (см. РИС.5) переключился, то с его выхода 13DD7.1 через диод VD5 на конденсатор С3 поступит лог.1 и быстро его зарядит. Транзистор VT2 откроется. Затвор транзистора VT1 подключится к общему проводу и управление чипкордером DD5 от узла «КУКУШКА» станет невозможным. Когда триггер DD7.1 переключится в исходное состояние, транзистор VT2 некоторое время будет оставаться открытым, пока С3 не разрядится через R4. За это время сформированный импульс вернет счетчик DD1.2 в исходное состояние. Таким образом, если команда на сообщение времени, поданная с пульта ДУ или от кнопки SB5, совпадет с командой от узла «КУКУШКА», то управляющий сигнал узла будет заблокирован.   

Принципиальные схемы, показанные на РИС.5 и РИС.6, стали основой для практической конструкции часов, поэтому приведу полученные технические характеристики:  

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Напряжение внешнего источника питания -                                                5,0…5,2V

Напряжение резервного источника питания -                                              3,5…4,5V

Ток потребления от внешнего источника Uпит=5,1V (т.А на РИС.5):

С заторможенным счетчиком DD1 (нажата кнопка SB1) -                         33мА

В рабочем режиме и мигающем светодиоде HL2 -                                      38мА

В момент минутного импульса (один раз в минуту) –                                48мА

В момент минутного и часового импульсов (один раз в час) –                  56мА

При выдаче сообщения и минимальной громкости –                                  60мА

При выдаче сообщения и максимальной громкости –                                 250мА

Ток потребления от резервного источника Uбат=4,5V (т.Б на РИС.5):

С подключенным внешним источником –                                                    0,0мА

С отключенным внешним источником  –                                                     76мкА

В момент минутного импульса (один раз в минуту) –                                8мА

В момент минутного и часового импульсов (один раз в час) –                 16мА

ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ:

Далее на ФОТО показаны фрагменты сборки устройства.

Подготовка платы, установка переменного резистора и панелек для микросхем:

Внешний вид часов

Корпусом для часов послужил отработавший свое время абонентский громкоговоритель «НЕЙВА АГ-301».

корпус для часов

На плату устанавливаются остальные элементы принципиальной схемы, проверяется работоспособность:

установка в корпус

2016 11 14 23 14 53

настройка часов

радио схемы тут

начинающему радиолюбителю

установка гнезда питания

Установка гнезда питания и динамика

Устройство в сборе

Устройство в сборе

Внешний вид устройства

В заключение темы можно добавить, что на базе представленных принципиальных схем могут быть сделаны различные бытовые таймерные устройства с обратным отсчетом времени. Для этого достаточно записать в чипкордеры фразы с минутными и часовыми метками в обратном порядке. Схему часов не сложно дополнить узлом управления светодиодными или жидкокристаллическими индикаторами.

Видео как работают часы

Вначале сообщения текущего времени (часы и минуты) воспроизводились голосом знакомой девушки. Позднее были добавлены звуковые эффекты, поэтому фразы с часовыми метками были переписаны...

ПОЛЕЗНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

  1. Бирюков С.А. «Электронные часы на МОП-интегральных микросхемах». Справочное пособие. Москва. «Радио и связь» 1993 год. Массовая радио-библиотека.
  2. Бирюков С.А. «Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах» Москва. «Радио и связь» 1990 год. Массовая радио-библиотека.
  3. Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. «Кварцевые генераторы». Справочное пособие. Москва. «Радио и связь» 1984 год.
  4. DATA SHEET Winbond. «ISD1700 Series. Multi-Message Single-Chip Voice Record & Playback Devices». January 23, 2007.
  5. DATA SHEET Winbond. «ISD1700A Series. Multi-Message Single-Chip Voice Record & Playback Devices». April 22, 2005.
  6. DATA SHEET Philips «TDA7056. 3W mono BTL audio output amplifier». May 1992.

 

Цифровое эфирное ТВ в автомобиле. - 3.7 out of 5 based on 10 votes

ЦИФРОВОЕ ЭФИРНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ ДЛЯ МУЛЬТИМЕДИЙНОГО РАДИОАППАРАТА

SUPRA SCD-3163-7901020-50 В АВТОМОБИЛЕ УАЗ ПАТРИОТ LIMITED

    В теме рассмотрен вариант подключения цифрового телевизионного ресивера стандарта «DVB-T2» к головному мультимедийному радиоаппарату SUPRA SCD-3163, который устанавливается в рестайлинговых автомобилях УАЗ ПАТРИОТ 2015-го модельного года с комплектацией LIMITED. Данный вариант подключения не предусматривает разборку приборной панели автомобиля для доступа к мультимедийному радиоаппарату SUPRA SCD-3163, что актуально для автомобилей, находящихся на гарантийном обслуживании. Следует лишь снять бардачок, подключиться к входному VIDEO разъему радиоаппарата SUPRA SCD-3163 и вернуть бардачок на место. Такое простое подключение подразумевает дополнительную установку некоего электронного устройства, которое обеспечит автоматическую коммутацию видеосигналов, ведь на экран радиоаппарата SUPRA SCD-3163 выводится видеокартинка с камеры заднего вида при включении передачи движения задним ходом. Кроме этого, электронное устройство в своем составе должно иметь источник питания и УМЗЧ с выходом на громкоговоритель, т.к. УМЗЧ радиоаппарата SUPRA SCD-3163 и встроенные в двери штатные громкоговорители не используются.

Автомобильные цифровые телевизионные ресиверы.

   Качественные автомобильные телевизионные ресиверы (Mobile Digital TV Receiver), как правило, имеют два тюнера, две антенны (бывают и с четырьмя тюнерами и антеннами), выносной ИК-приемник и питание 12V. В отзывах обычно указывают максимальную скорость автомобиля, при которой сохраняется удовлетворительное качество приема.

Для примера картинки из интернета:

Автомобильные цифровые телевизионные ресиверы.

Автомобильные цифровые телевизионные ресиверы.

   Процессор отслеживает сигналы двух тюнеров и обрабатывает лучший по качеству видеосигнал – в итоге изображение стабильно даже при движении автомобиля. Цены на такие ресиверы начинаются от 8000…9000 рублей. Более дешевые автомобильные ресиверы имеют одну антенну и тюнер (или две антенны и один тюнер). Цены на такие ресиверы стартуют от 5000…6000 рублей. Дороговато, к тому же для подключения подобных ресиверов головное мультимедийное устройство автомобиля должно иметь дополнительные VIDEO и AUDIO разъемы.

 Мы будем использовать обычный телевизионный ресивер ценовая категория которого ниже, поэтому качественный прием будет возможен только на парковке. Все равно, неплохо посмотреть любимую передачу или фильм, послушать последние известия пока, например, зимой прогревается двигатель, автомобиль простаивает в пробке или жена целый час ходит-бродит по магазинам.

   Обычный (квартирный) цифровой телевизионный ресивер для использования в автомобиле.

   В подавляющем большинстве – это китайская продукция. Ресиверы имеют различные по форме корпуса и размеры (в одном магазине продавался ресивер размером чуть больше пачки сигарет по цене 900 рублей), но набор функций у них фактически одинаковый за малым исключением. Для использования в автомобиле желательно приобрести ресивер в миниатюрном корпусе и внешним источником питания (с адаптером ~220V/=5V). К сожалению, в нашем регионе мне не попадался ресивер с 12-ти вольтовым адаптером питания (~220V/=12V). В ресиверах в миниатюрном исполнении на передней панели корпуса могут отсутствовать кнопки управления (обычно три: «ON/OFF», «CH+», «CH-») и четырехразрядный цифровой индикатор (в режиме ST.BY– текущее время, в режиме ON– номер телевизионного канала).

  Был приобретен ресивер LIT MINI:

Контроллер отслеживает сигналы двух тюнеров:

На правом снимке разъемы по очереди:

  1. Вход антенный высокочастотный;
  2. Выход антенный (проход по высокой частоте);
  3. Выход сигнала высокой четкости HDMI;
  4. Выход желтый тюльпан - VIDEO;
  5. Выход красный тюльпан – 1 канал AUDIO;
  6. Выход белый тюльпан – 2 канал AUDIO;
  7. Вход питания =5V/1,5А.

Измерим потребляемый ток ресивером. Для этого, не подключая антенный кабель, подключим ресивер к лабораторному источнику питания с Uвых=5V и током не менее Iвых=2А:

Ток потребления ресивера

  После подключения к источнику питания ресивер сразу вошел в режим ON - включился (индикатор зеленого цвета). Ток потребления начал скачками увеличиваться с 0,33А до 0,58А и в установившемся режиме (через 3…4 секунды с момента подключения) достиг Iпотр=0,63А. Как видно, максимальный ток источника питания с Uвых=5V должен быть не менее 1,2А (в два раза больше тока, потребляемого ресивером).

  Далее посредством кабеля RCA (c тюльпанами) соединим VIDEO выход ресивера с VIDEO входом монитора и с пульта дистанционного управления установим режим МЕНЮ:

Меню ресивера

 

 

  Видим, что ресивер может работать с активными антеннами, которые получают питание по сигнальному кабелю. Для этого в строке «Питание антенны» нужно задать «Вкл», тогда на центральном контакте антенного высокочастотного входного разъема появится напряжение +5V.

  С пульта дистанционного управления выключим ресивер:

ток потребления цифрового тюнера

   На левом ФОТО ресивер в режиме ST.BY (индикатор красного цвета) и его потребление Iпотр=0,18А. На правом ФОТО ресивер также в режиме ST.BY, но к его USB-разъему подключен FLASH-накопитель. Потребляемый ток увеличился на 30mA и составил Iпотр=0,21А. Таким образом, если ресивер в режиме ST.BY, то питание с USB-разъема не снимается, т.е. контакты питания USB-разъема напрямую соединены с разъемом питания =5V. При измерении напряжения на антенном входе мультиметр показал отсутствие питания +5V, т.е. при выключении ресивера питание с антенны снимается.

ГЛАВНОЕ для проекта:

  • Достаточно подать напряжение питания на ресивер для его активации в режиме ON;
  • В режиме ST.BY потребляемый ток слишком большой для использования в автомобиле (ток будет суммироваться с током потребления иммобилайзера, сигнализации или автомагнитолы) – аккумуляторная батарея может разрядиться за непродолжительное время, значит нужно предусмотреть полное снятие напряжения питания с ресивера при его выключении (исключить режим ST.BY);
  • Желательно, чтобы ресивер имел возможность управления напряжением на своем антенном входе – это позволит подключать активные антенны, у которых питание поступает по сигнальному кабелю.

Комнатная активная телевизионная антенна для использования в автомобиле.

  Была куплена комнатная активная всеволновая ТВ-антенна «ОРБИТА digital TD-012».

Антенна для Т2

   Выбор этого варианта антенны – легкая установка на автомобиль (имеет магнитную подошву), питание подается по сигнальному кабелю и привлекательная цена (на апрель 2016г. – 390р). Антенна работает в дециметровом диапазоне и принимает сигналы на частотах 470 – 862Мгц (21 – 69 телевизионные каналы). Коэффициент усиления Кус=15Дб при Uпит=12V, волновое сопротивление Z=75 Ом, КСВН менее 2,5. Производитель не указан. Усилитель расположен на кабеле в пластмассовой коробочке со светодиодным индикатором. На этикетке имеется предупреждение, что использовать антенну следует только в помещении, поэтому коробочку с усилителем (и антенну тоже) желательно завернуть в полиэтиленовый пакет, тем самым защитить от непогоды.

ГЛАВНОЕ для проекта:

   Телевизионная антенна имеет общий кабель для питания и выходного сигнала, что дает возможность запитать УВЧ антенны от ресивера.

Исследуем мультимедийный радиоаппарат SUPRA SCD-3163.

УАЗ патриот

 

мануал

   Включить мультимедийный радиоаппарат SUPRA SCD-3163 можно при выключенном зажигании автомобиля. На автосайтах владельцы указывают на эту особенность «ПАТРИОТОВ». Получается, что цепь питания радиоаппарата спроектирована отдельно от цепи зажигания. Некоторым это не нравится – с выключением зажигания радиоаппарат продолжает работать. Лично меня это нисколько не смущает: запарковал автомобиль, заглушил двигатель - включай радио или смотри фильм с FLASH-накопителя без лишнего энергопотребления. Дело в том, что при включении зажигания на рестайлинговых «ПАТРИОТАХ» автоматически включаются светодиодные ДХО и работают всегда, независимо от того, заведен двигатель или заглушен. Если включить зажигание и установить рычаг КПП в положение движения автомобиля задним ходом, то на камеру заднего вида поступит питание. На экране радиоаппарата появится видеокартинка того, что находится позади автомобиля.

Монитор заднего хода автомобиля

Видеокартинка появляется в любом случае – на включенном или выключенном до этого радиоаппарате, т.е. режим внешнего VIDEO имеет приоритет над остальными режимами работы. Если радиоаппарат до включения задней передачи был выключен, то размыкание разъемов (желтый тюльпан «папа» - VIDEO выход видеокамеры заднего вида, желтый тюльпан «мама» - VIDEO вход мультимедийного радиоаппарата) приведет к выключению радиоаппарата.

ГЛАВНОЕ для проекта:

   Для перевода выключенного мультимедийного радиоаппарата SUPRA SCD-3163 во включенное состояние, не требуется какой-либо дополнительный сигнал, достаточно появления стандартного видеосигнала на его видеовходе.

Теперь можно нарисовать схемку внешних кабельных соединений, обеспечивающих необходимые связи между перечисленными выше устройствами. На РИС.1 дана такая схема. Тут же показана структурная схема УСТРОЙСТВА ПИТАНИЯ, КОММУТАЦИИ и УСИЛЕНИЯ, поясняющая какие функциональные узлы входят в его состав. 

ЦТВ СТРУКТУРА

 

Разберем подробнее работу УСТРОЙСТВА по принципиальной схеме, показанной на РИС.2:

Схема принципиальная Т2

 

Подключаем устройство к автомобильному аккумулятору.

   Напряжение +12V поступит на вход IN+ импульсного предстабилизатора DA4, на R11 и через ограничивающий ток R2 на стабилизатор DA1. С выхода DA1 стабилизированное напряжение +5V поступит на вывод питания 8DA2 таймера LM555, через R3 на ИК-приемник IR1 и на вывод питания 8DA6 микросхемы сдвоенного компаратора LM393N. Через R7 в течение 2…2,5 секунд заряжается С4, удерживая низкий уровень напряжения на входе 4DA2. Таким образом, при подключении питания таймер DA2 принудительно устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе 3DA2 лог.0. Формируемая цепью R7-С4 задержка необходима, т.к. в течение этого времени закончатся все переходные процессы, неизбежно возникающие после подачи питания на схему. Транзистор VT1 закрыт, поэтому через R11 напряжение поступит на вход ON/OFF предстабилизатора DA4 и заблокирует его работу. Типовой ток потребления DA4 в режиме OFF не более Iпотр=80мкА. От источника опорного напряжения R19-VD5 на подстроечный резистор R17 поступает напряжение около 0,6V. С движка R17 напряжение порядка 0,25…0,3V поступает на входы 3DA6.1 и 5DA6.2 компараторов напряжения. Видеосигналы на входах «ВИДЕО» и «ВИДЕО приоритет» отсутствуют, поэтому на входах 2DA6.1 и 6DA6.2 низкий уровень напряжения. На выходах 1DA6.1 и 7DA6.2 напряжение практически не отличается от напряжения питания, поэтому реле К1 и К2 обесточены, положение их контактов соответствует показанному на схеме. Когда напряжение на С4 превысит Uпорог=0,7V, таймер начнет воспринимать запускающие импульсы на входе 2DA2. Так как работа предстабилизатора DA4 заблокирована высоким уровнем напряжения на входе ON/OFF, то на его выходе OUT+ напряжение отсутствует. Следовательно, телевизионный ресивер, подключенный к выходу DA5 и УМЗЧ DA3 не получают питания. Ток потребления в т.А не превышает Iпотр.=7mA.

Включаем TV-ресивер с пульта ДУ.

   Нажмем на пульте ДУ ресивера красную кнопочку «POWER». Сигналы примет ИК-приемнк IR1, расположенный в пультовом терминале. Через Н.З. контакты группы К1.1 импульсы с низким уровнем напряжения с выхода OUT поступят на левый по схеме вывод R4. В этом случае С5 разрядится через R4 и на входе 2DA2 появится напряжение с уровнем лог.0, запускающее таймер DA2. На выходе 3DA2 появится лог.1, открывающая VT1. Внутренний разрядный транзистор таймера закроется (выход 7DA2) и С11 начнет заряжаться через R9. Открытый VT1 сформирует напряжение низкого уровня на входе ON/OFF предстабилизатора DA4 и разрешит его работу. На выходе OUT+ предстабилизатора DA4 появится напряжение Uвых=8V, которое поступит на вывод питания УМЗЧ 2DA3 и на вход линейного стабилизатора DA5. На выходах УМЗЧ 6DA3 и 8DA3 установится половина напряжения питания относительно общего провода схемы. Это напряжение не зависит от уровня громкости. Постоянное напряжение с вывода 8DA3 через ограничивающий ток R1 включает светодиодный индикатор питания HL1, размещенный на пультовом терминале. Выходное напряжение Uвых=5V стабилизатора DA5 поступает на вход питания ресивера и включает его. Это же напряжение через R13 начинает заряжать С14. Напряжение на входе электронной регулировки громкости 5DA3 плавно увеличивается, значит, плавно нарастает громкость УМЗЧ. Через 2…3 секунды напряжение на С14 достигнет уровня Uзаряд=1,2V (задано делителем R13-R12), что соответствует максимальному усилению УМЗЧ DA3. Так как ресивер активирован в режиме «ON», то на входе ВИДЕО появится  видеосигнал, который через Н.З. контакты группы К2.2 поступит на вход мультимедийного радиоаппарата SUPRA SCD-3163. Этот же видеосигнал через R14 и VD4 поступит на вход 2DA6.1 компаратора DA6. Резистор R14 устраняет влияние конденсатора С15 на видеосигнал, а диод VD4 предотвращает разряд С15 через внешние цепи. Резистор R16 разряжает С15 после исчезновения видеосигнала и задает низкий уровень напряжения на входе 2DA6.1 в исходном состоянии. Как показали измерения на С15, напряжение меняется от 0,4V до 0,9V и зависит от выбранного канала и качества приема, поэтому Uопорн. выбирается не более 0,3V. Так как напряжение на инвертирующем входе 2DA6.1 превышает Uопорн. на неинвертирующем входе 3DA6.1, то выход 1DA6.1 переключится с высокого на низкий уровень. Реле К1 сработает и его контактная группа К1.1 переключится. Теперь сигналы с выхода OUT ИК-приемника IR1, расположенного в пультовом терминале, будут поступать непосредственно в ресивер, спрятанный в нише за бардачком. На выходе 1DA6.1 низкий уровень напряжения, поэтому открывается диод VD3. Происходит шунтирование конденсатора С11 через VD3 и его заряд прекращается на уровне не более Uзаряд=1,4V, не достигая порогового значения для входа 6DA2. Таймер на DA2 (точнее одновибратор) остается в стартовом состоянии. Сигналы АУДИО левого и правого каналов микшируются резисторами R5 и R6 и через разделительный С8 поступают на регулятор уровня громкости R8. С его движка через С12 звуковой сигнал поступает на вход 3DA3 и усиливается. Конденсатор С10 отсекает высокочастотные помехи. С выходов УМЗЧ усиленный сигнал поступает на громкоговоритель BF1, расположенный в пультовом терминале. Слушаем звуковое сопровождение телепередач, регулируя громкость с пульта ДУ ресивера.

Во время просмотра телепрограмм включаем и выключаем заднюю передачу.

   При включении задней передачи с камеры заднего вида видеосигнал появится на входе «ВИДЕО приоритет». Через R15 и VD6  сигнал зарядит С16 и поступит на 6DA6.2. На выходе 7DA6.2 высокий уровень напряжения сменится низким и реле К2 сработает. Контактные группы К2.1 и К2.2 переключатся. Через R10 и замкнутые контакты группы К2.1 за 0,5…1 секунду разрядится С14 и уровень громкости уменьшится до минимального значения. Это сделано для того, чтобы звуковое сопровождение не мешало слышать сигналы парктроника. Группа К2.2 выход ВИДЕО устройства подключит к входу «ВИДЕО приоритет». На экране радиоаппарата появится видеоизображение заднего вида.

При выключении задней передачи произойдет обратный процесс. Реле К2 обесточится и его контактные группы вернутся в исходное состояние. Уровень звука плавно увеличится, а на выход ВИДЕО устройства опять поступит сигнал с входа ВИДЕО. На экране радиоаппарата появится видеокартинка с ресивера.

Выключаем TV-ресивер с пульта ДУ.

  Для выключения на пульте ДУ ресивера опять нажимаем кнопку «POWER». Приняв сигнал отключения, ресивер переходит в режим ST.BY и на входе ВИДЕО устройства видеосигнал исчезнет. Конденсатор С15 начнет разряжаться через R16. Когда напряжение на С15 станет меньше Uпорог=0,3V, низкий уровень напряжения на выходе 1DA6.1 сменится высоким и реле К1 обесточится. Его контактная группа К1.1 переключится в исходное состояние. После переключения ресивер и таймер DA2 не реагируют на команды с пульта ДУ. Высокий уровень напряжения на выходе 1DA6.1 закрывает диод VD3 и С11 заряжается через R9. Через 1,5…2 секунды напряжение на С11 достигнет порогового значения (2/3 Uпит) для входа 6DA2 и выход 3DA2 переключится в исходное состояние (лог.0). Транзистор VT1 закроется и предстабилизатор DA4 выключится. УМЗЧ DA3 и ресивер обесточатся. Если кнопку «POWER» на пульте ДУ после нажатия продолжать удерживать, то по окончанию процесса отключения ресивер опять включится.

Технические характеристики и функциональные возможности.

  • Рабочее напряжение: 12…15V
  • Потребляемый ток при напряжении питания 12V и сопротивлении громкоговорителя 8 Ом:
  • ресивер выключен – не более 7mA;
  • ресивер включен, звук выключен (режим MUTE) – не более 0,47А;
  • ресивер включен, средний уровень громкости – 0,5…0,75А;
  • ресивер включен, максимальный уровень громкости – не более 1А.
  • Максимальная выходная мощность УМЗЧ – 3W.
  • Включение и отключение с пульта ДУ ресивера;
  • Выносной пультовой терминал с ИК-приемником, индикатором включения и громкоговорителем;
  • Соединение с мультимедийным радиоаппаратом SUPRA SCD-3163 только через видеокабель;
  • Автоматическое переключение видеосигналов с приоритетом камеры заднего вида. 

Практическая конструкция.

   Модуль импульсного стабилизатора на микросхеме LM2596S-ADJ приобретен в интернет-магазине «АЛИ ЭКСПРЕСС» по цене 53 руб. (на апрель 2016г.) с бесплатной доставкой. Посылочка с пятью такими модулями из Поднебесной на Урал ехала около 3-х недель. В интернете про эти модули есть куча полезной информации, поэтому здесь останавливаться не буду. Следует стереть узкую полоску краски с обратной стороны платы модуля. Способом пайки модуль в вертикальном положении закрепил на основной плате устройства. С другой стороны основной платы на стойках с винтовым креплением установлен ребристый радиатор линейного стабилизатора DA5 типа 7805:

Вид сборки

Далее на плату устройства устанавливаются остальные элементы принципиальной схемы:

сборка в корпус

сборка Т2 тюнера

сборка

Элементы пультового терминала разместил в корпусе абонентского громкоговорителя «НЕЙВА»:

корпус от громкоговорителя НЕВА

От громкоговорителя и переменного резистора отпаял все штатные провода. Переменный резистор регулятора громкости демонтировал, а вместо него установил ИК-приемник IR1 типа VS1838S. Штатный трансформатор можно оставить – пультовой терминал будет потяжелее и меньше «елозить» по торпеде во время движения автомобиля:

корпус нева

ИК-приемник закрывается декоративным пластмассовым колпачком. На корпус пультового терминала установил старенький советский разъем-маму типа «СГ-5»:

ИКА приемник

Далее к устройству подключаются все внешние кабельные соединения:

устройство в корпусе

Ресивер был разобран и доработан:

устройство ресивера

 

   Выходной антенный разъем ресивера (проход по высокой частоте) использовал для подачи ИК-сигнала от устройства. Для этого центральный контакт разъема отпаял от платы и соединил его проводом МГТФ с контактом OUT штатного ИК-приемника:

переделка ресивера

 

После этого устройство и ресивер готовы для контрольной проверки от лабораторного источника питания перед установкой в автомобиль:

подключение ресивера

   Установка устройства и ресивера в автомобиль УАЗ ПАТРИОТ проста. Извлекаем два фиксирующих пистона из отверстий в боковых стенках и вытаскиваем бардачок. В нише от бардачка корпус устройства разместился слева, а ресивер справа:

подключение схемы в машине УАЗ патриот

Проводка УАЗ патриот

Разъемы RСA «тюльпаны» желтого цвета размыкаются и подключаются в соответствии со схемой внешних соединений, показанной на РИС.1:

подключение разъемов тюльпан

   Пультовой терминал разместил справа на торпеде под лобовым стеклом, антенна «ОРБИТА» установлена на крыше кабины. Надписи на корпусе пультового терминала легко удаляются тряпочкой, смоченной спиртом. Разъем питания подключается к дополнительной розетке, расположенной рядом с прикуривателем:

2016 05 27 17 48 49

2016 05 27 17 49 07

   Несложное изменение схемы устройства для работы с активными антеннами, у которых питание и выходной сигнал поступают по отдельном проводам.

 В этом случае питание антенны в МЕНЮ ресивера надо отключить. Например, автомобильная активная телевизионная антенна фирмы «ТРИАДА» модель «612 TVix». Кабель этой антенны оканчивается стандартным 3,5 миллиметровым штекером, из которого торчит красный провод, предназначенный для подключения к плюсу питания автомобиля. Антенна при Uпит=12V потребляет ток Iпотр=50mA. Внешний вид упаковки и антенны на картинке: 

антенна для автомобиля

 

 При выключении ресивера питание антенны также нужно отключать. Для этого в принципиальную схему следует добавить электронный ключ. Пример такой доработки показан на РИС.3:

Схема принципиальная

 

   Изменения в схеме показаны синим цветом, а порядковые номера элементов продолжают начатые. Доработка сводится к установке транзисторного ключа VT2 и двух развязывающих диодов VD10 и VD11. Когда ресивер выключен через R21 на базу VT2 поступает положительное смещение и транзистор закрыт. Питание на антенну на подается. При включении ресивера через открытый транзистор VT1, диод VD11 и ограничивающий ток резистор R20 база транзистора VT2 подключается к общему проводу схемы. Транзистор открывается и на антенну подается питание. Диоды VD10 и VD11 исключают влияние цепей управления предстабилизатора DA4 и транзистора VT2 друг на друга. Теперь напряжение включения DA4 увеличится на величину падения напряжения на диоде VD10 и составит порядка Uвкл=0,6V.

   На РИС.4 показан еще один возможный вариант доработки. Здесь используется общий транзисторный ключ для устройства и антенны. При таком включении через транзистор будет протекать значительный ток, поэтому применен мощный P-канальный полевой транзистор с ультра малым сопротивлением открытого канала:

 

Схема электрическая принципиальная

 

   В этой схеме питание на реле К1 и К2 подается после ключа VT2, поэтому питание на сдвоенный компаратор DA6 можно подать от стабилизатора DA5. Это немного снизит потребление тока устройством от аккумулятора в выключенном состоянии. Но, теперь в схему нужно добавить не используемую ранее контактную группу К1.2 (показана синим цветом), чтобы видеосигнал от камеры заднего вида поступал на радиоаппарат при выключенном ресивере. В исходном состоянии, когда VT1 закрыт, через R20 на затвор VT2 поступает положительное смещение, и он также закрыт. Когда VT1 открывается, через R21 затвор VT2 подключается к общему проводу схемы. Транзистор VT2 открывается, подавая питание на антенну и схему устройства. Стабилитрон VD10 ограничивает напряжение на затворе VT2 на уровне Uзатв=Uстаб=9V, а резистор R21 ограничивает рабочий ток стабилитрона. Радиатор для транзистора VT2 не требуется. В таком варианте вносить изменения в плату модуля импульсного стабилизатора DA4 не требуется.

Установленная на лобовом стекле автомобиля антенна «ТРИАДА»:

антенна

Можно посмотреть короткий ролик того, что получилось:

   В заключении темы поделюсь некоторыми впечатлениями от экспериментов с антеннами. На автомобиле испытывались обе антенны «ОРБИТА» и «ТРИАДА» приблизительно по одному маршруту. Передающая вышка установлена в соседнем городке – прямая видимость только через озеро. У нас в городе преобладают 9-ти и 12-ти этажные дома и застройка довольно плотная, особенно в новой части города. Качество приема этих антенн в нашем городе фактически одинаковое. Где-то лучше прием был с «ОРБИТОЙ» (на крыше кабины), а где-то с «ТРИАДОЙ» (внутри салона). На некоторых стоянках принимался только один мультиплекс, на некоторых вообще не было приема. Тут надо учесть, что антенна «ОРБИТА» рассчитана на питание Uпит=12V, но запитана от ресивера с Uпит=5V. Проезжая вдоль озера, прием обоих мультиплексов был возможен на скорости до 30…40 Км/час. С увеличением скорости картинка либо замирала, либо превращалась в «мозаику» и звук, соответственно, пропадал. Было и такое: едешь по одной и той же трассе (20…30 Км/час) в одну сторону и в другую. В одну сторону - прием нормальный, в другую - периодически видеокартинка разваливается. Приехав в городок, в котором расположена передающая антенна, (он как старорусская глубинка – низкие деревянные дома и застройки, или новые 5-ти этажные дома) прием стал возможен на кусок медного провода длиной  5 см, вставленного в антенное гнездо ресивера.

РЕЧЕВОЙ МОНИТОР КПП И РУЧНОГО ТОРМОЗА ДЛЯ ВАЗ-2114 САМАРА - 4.0 out of 5 based on 3 votes

В теме рассмотрен вариант монитора (индикатора) состояния коробки переключения передач (КПП) и ручного тормоза. Схем, реализующих отображение номера выбранной передачи на светодиодных индикаторах, в интернете не мало (особенно на сайтах, посвященных тюнингу автомобилей). Когда-то такое устройство было предложено и в журнале «Радио». Индикаторы собираются на различной элементной базе: от диодных шифраторов до контролеров. В схемы на контроллере добавляют полезные функции, например, указывающие, что пора переключаться на повышенную или пониженную передачу. Все зависит от поставленных целей.

На форумах часто задают вопрос: «а зачем вообще это надо?». Ответы разные. Есть такие: «баловство и ребячество», «никчемный тюнинг» и «вертолетная панель управления». Или такие: «забываю, какую передачу включил», «нужен индикатор выбранной передачи как в авто с автоматической КПП», «очень удобно и информативно», «визуальная помощь начинающему водителю». Сколько людей, столько и мнений. Вероятно, первый самодельный датчик положения рычага механической коробки передач был установлен, когда появились устройства автоматического или дистанционного запуска двигателя. Датчик формировал разрешающий сигнал для устройства автозапуска двигателя, когда рычаг КПП в нейтральном положении. Установка дополнительных датчиков позволит отследить другие положения рычага КПП.

Световые индикаторы, судя по фотографиям и видеороликам на автосайтах, устанавливаются в разные места салона – вместо заглушек от кнопок, на приборную панель и даже в ручку рычага КПП, но, всегда так, чтобы индикатор был виден хотя бы периферийным зрением. Речевой индикатор, в отличие от светового, не требует какого-то специального места установки – информацию транслирует динамик. Устройство можно выполнить в виде отдельного (отключаемого/снимаемого) блока и разместить в любом удобном месте салона автомобиля (на полке, в бардачке, под сиденьем и т.п.). Дополнительно устройство мониторит состояние ручного тормоза (включен или отключен) – начинающие водители иногда забывают опустить рычаг ручного перед началом движения. Кроме этого, после включения зажигания прозвучит сообщение, в котором автомобиль «поприветствует» своего хозяина, «напомнит» пристегнуть ремень безопасности и «пожелает» успешной поездки.

Данный вариант речевого монитора собран на шести микросхемах КМОП и чипкордере ISD семнадцатой серии. Для минимизации аппаратных затрат устройство можно собрать на контролере. 

Функциональные возможности и особенности:

  • Выдача сообщений:
    «Приветствие», «Номер включенной передачи», «Состояние ручного тормоза»,
    «Состояние одновременно включенных ручного тормоза и выбранной передачи»;
  • Настройка громкости воспроизведения сообщений;
  • Настройка скорости воспроизведения сообщений;
  • Настройка скорости выбора сообщений;
  • Легкая запись сообщений;
  • Записанные сообщения сохраняются в энергонезависимой памяти;
  • Автоматическое отключение устройства от АКБ (при выключении зажигания) только после выдачи всех сообщений;
  • Индикатор питания (зеленый);
  • Индикатор режимов «работа» (красный);
  • Индикатор вспомогательный «непрочитанные сообщения» (белый);
  • Индикатор вспомогательный «контроль» (синий, 4 шт.);
  • Блочная конструкция, не требующая специального места установки в салоне автомобиля;

Технические характеристики:

  • Ток потребления при напряжении АКБ =12,0V:
    при выключенном зажигании   0,0А
    при включенном зажигании, не более   15,0mA
    при выдаче сообщения с максимальной громкостью, не более   150,0mA
  • Напряжение питания  7,0…15V
  • Число сообщений     15
  •  Длительность одного сообщения         не нормируется
  • Полоса воспроизводимых частот при Rosc=53К      12кHz
  • Общее время записи/воспроизведения при Rosc=53К    160sec (ISD17240)
  • Отношение скорости воспроизведения к скорости выбора сообщений    1/10
  • Выходная мощность УМЗЧ при Rнагр=8Ω     0,5W
  • Размер платы       140х70мм
  • Размер корпуса    145х80х30мм

 

Вначале нужно было установить герконовые датчики и проверить их работу. Для этого по размерам отсека, в котором перемещается рычаг КПП, была выпилена заводская перфорированная плата. На рычаге КПП закреплен магнит. На плате опытным путем были подобраны места установки герконов типа КЭМ-2. Чтобы не тратить время на прозвонку, на плате герконы были спаяны в простейшую проверочную схему, показанную на рисунке: 

Проверка герконов

 

Светодиоды HL1-HL5 отображают номер передачи. Положение (расстояние от магнита, угол наклона по горизонтали или по вертикали, высота над платой) герконов SW1-SW5 подбирают таким образом, чтобы включался только один геркон, соответствующий выбранной передаче. На фото ниже показана установка платы (декоративный чехол рычага КПП снят):

установка

 

В работе герконов проявляется гистерезисный эффект. Замыкание контактов происходит при меньшем расстоянии от магнита, чем отпускание. На эффект влияет размер магнита, сторона (полюс) магнита, его положение относительно стеклянного баллона геркона. Поэтому, гистерезисный эффект может как упрощать настройку положения геркона на плате, так и усложнять – при продольном приближении магнита (включение передачи) будет четкое срабатывание геркона, но при поперечном перемещении рычага КПП (поперечный люфт) может срабатывать рядом расположенный геркон. В общем, настройка положения герконов довольно кропотлива и требует терпения. В данном автомобиле удалось установить герконы так, что поперечный люфт рычага КПП не вызывает срабатывание рядом стоящего геркона, но при продольном люфте сделать так, чтобы герконы не размыкались, не получилось – светодиод выбранной передачи погасал. Настройка положения герконов на плате упрощается, если рычаг КПП имеет минимальный поперечный и продольный люфт.

Исходя из полученного результата проверки работы герконовых датчиков, в схему монитора напрашивался узел, исключающий влияние продольного люфта. В ролике показана работа герконовых датчиков, установленных на плате, при переключении передач:

 

С установленной платой автомобиль проездил некоторое время. Были проверены оптимальная установка герконов и надежность работы пары «магнит-геркон». 

Принципиальная схема речевого монитора показана на рисунке:

Принципиальная схема

 

1. Подключение к электрооборудованию автомобиля.

Плата герконовых датчиков и диодного шифратора устанавливается в отсек рычага коробки передач и соединяется с устройством 5-ти жильным жгутом (шлейфом) через разъем XS2. На этой же плате размещено реле К1, а его обмотка подключена параллельно фонарям задней подсветки. Контакты К1.1 замыкаются при включении задней передачи. Провод от концевого выключателя ручного тормоза также должен приходить на эту плату.

Питание на устройство подается через разъем XS1: на контакте «АКБ» должно постоянно присутствовать напряжение +12V (например, от прикуривателя); на контакте «ЗАЖИГ» напряжение +12V должно появляться при включении зажигания; контакт «МАССА» подключается к корпусу автомобиля в удобном месте посредством клеммного или винтового соединения.

Напряжение от аккумулятора поступает на эмиттер VT1. За счет положительного смещения на базе через R5 и R8 транзистор закрыт – напряжение на коллекторе отсутствует. Светодиод HL1 не светится, стабилизатор напряжения DA1 и операционный усилитель DA2 не получают питание.

При отключенном ручном тормозе напряжение +12V от концевого выключателя поступает на катод диода VD11, поэтому он закрыт. Потребление тока устройством от аккумулятора практически равно нулю.

2. Включаем зажигание с отключенным ручным тормозом и отключенной передачей.

Напряжение +12Vпоступит на ограничитель напряжения R3-VD8 с Uогр=5,6V. На затворе VT2 после диода VD9 напряжение составит порядка Uзатв = 4,9…5,1V.  Транзистор VT2 откроется и через малое сопротивление канала С-И (не более 8 Ом) подключит базу транзистора VT1 через ограничивающий ток R8 к общему проводу схемы. Транзистор VT1 откроется - засветится индикатор питания HL1, напряжение поступит на стабилизатор DA1 и усилитель DA2. Напряжение Uвых=5,0Vот стабилизатора DA1 появится на всех точках «а» схемы устройства.

Узел начальной установки на элементах DD1.1-DD1.3 является формирователем кода двух сообщений: первое - приветствие, второе - «РУЧНОЙ ТОРМОЗ ОТКЛЮЧЕН». Через R1 начнет заряжаться С1, поэтому на выходе 11DD1.1 сформируется лог.0, который поступит на входы 1DD1.2, 6DD1.3, 5DD5.1 и через диод VD27 на 9DD5.2. С выходов элементов DD1.2 (через диоды VD16-VD18) и DD1.3 напряжение с уровнем лог.1 поступит на входы счетчика DD2.

Узел на элементах DD2, R9, VD12-VD15 предназначен для исключения влияния люфта рычага КПП на работу схемы. Если хотя бы на одном информационном входе D1, D2, D4 или D8 счетчика DD2 имеется уровень лог.1, то через диоды VD12-VD15 лог.1 поступит на вход записи S, следовательно, на выходах 1, 2, 4 или 8 счетчика входная информация продублируется. Если при движении автомобиля из-за тряски (или по каким-либо другим причинам) магнит, установленный на рычаге КПП, перестал воздействовать своим магнитным полем на один из герконов SW1-SW5, который в этом случае разомкнется, то лог.1 на информационных входах DD2 сменится на лог.0. На входе записи S также установится лог.0, но на выходах 1, 2, 4 или 8 информация сохранится, т.к. в триггеры счетчика информация была ранее записана. Если магнит опять начнет воздействовать на тот же геркон, то геркон замкнется, и процесс записи информации в счетчик повторится, при этом на выходах информация останется прежней. Информация на выходах счетчика DD2 изменится только в случае переключения с одной передачи на другую. Резисторы R10-R12 задают низкий уровень напряжения на входах D1, D2 и D4 при разомкнутых герконах, например, когда рычаг КПП находится в нейтральном положении.

Итак, при включении зажигания на всех информационных входах счетчика DD2 сформируются сигналы с уровнем лог.1 (код приветствия). Значит, на всех его выходах также уровни лог.1, которые одновременно поступят на входы регистра DD4 и узел формирования сигнала записи.

Узел формирования сигнала записи выполнен на микросхеме DD3 и элементе DD1.4. На каждом элементе «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» микросхемы DD3 собран формирователь импульсов по переднему или заднему фронту входящего сигнала. Так, например, при появлении лог.1 на входе 2DD3.1 через R14 начинает заряжаться С7, удерживая уровень лог.0 на входе 1DD3.1, следовательно, входная комбинация двух сигналов соответствует уровню лог.1 на выходе элемента DD3.1. Когда С7 зарядится до порогового значения, то на выходе 3DD3.1 лог.1 сменится на лог.0. При появлении лог.0 на входе 2DD3.1 через R14 конденсатор С7 начинает разряжаться, удерживая лог.1 на входе 1DD3.1, следовательно, входная комбинация двух сигналов вновь соответствует уровню лог.1 на выходе 3DD3.1. Когда С7 разрядится до порогового значения, то выход 3DD3.1 переключится в лог.0. Таким образом, при изменении уровня сигнала на выходах счетчика DD2 с лог.0 на лог.1 или, наоборот, с лог.1 на лог.0, на выходах элементов DD3.1-DD3.4 сформируются положительные импульсы с длительностью Т=0,7RC. Диоды VD19-VD22 преобразуют выходные импульсы в один общий импульс, объединяя выходы элементов микросхемы DD3 по схеме «ИЛИ». Этот импульс поступает на входы элемента DD1.4, который его инвертирует и формирует крутые фронты. Резистор R18 устанавливает лог.0 на входах DD1.4 при закрытых диодах VD19-VD22, а конденсатор С11 устраняет влияние разброса параметров RC-элементов на формируемый импульс. После разряда С11 через R18 на выходе 10DD1.4 сформируется перепад напряжения от уровня лог.0 к уровню лог.1. Дифференцирующая цепочка C13-R19 преобразует уровень лог.1 в короткий импульс, по которому в регистр DD4 запишется информация.

Наличие регистра обусловлено тем, что процесс переключения с одной передачи на другую может происходить быстрее, чем будет закончено воспроизведение текущего сообщения, и начнется новое. Без регистра  при очередном переключении передачи текущее сообщение прерывалось бы на полуфразе и начиналось новое. Регистр DD4 работает как «банк сообщений». Сообщения в «банке» хранятся в виде двоичных кодов, число которых уменьшается по мере их считывания. Применен FIFO-регистр емкостью шестнадцать слов. Этого объема вполне достаточно для данного проекта. При подаче питания цепь С14-R20 сформирует короткий положительный импульс на входе MR (MASTERRESET) регистра DD4 и его выходы Q1, Q2, Q4, Q8 «очистятся». При подаче на вход записи SI (SHIFT-IN) положительного импульса информация с входов D1, D2, D4 и D8 запишется в регистр и появится на выходах  Q1, Q2, Q4 и Q8. Так как в регистре появилась новая информация, то выход DOR (DATA-OUTREADY) примет значение лог.1 (и будет оставаться таковым, пока из регистра не будет считана последняя информация). Через R23 лог.1 поступит на дифференцирующую цепь С20-R28, которая сформирует короткий положительный импульс на входе записи S счетчика DD6. С выходов регистра DD4 информация запишется в счетчик DD6.

Узел на счетчике DD6 и элементе DD5.2 представляет собой числоимпульсный генератор. После того, как в счетчик записалась информация, на его выходе переполнения POпоявляется лог.1. С небольшой задержкой, определяемой элементами R31 и С22, эта лог.1 поступит на вход 9DD5.2 и разрешит работу генератора, образованного элементами DD5.2, С16, VD28, VD29, R29, R30 и RP2. Как указывалось, при подаче питания через VD27 с выхода 11DD1.1 лог.0 поступит на вход 9DD5.2, значит, с выхода 10DD5.2 через R30 малого сопротивления и VD29 быстро зарядится С16. Теперь, когда на входе 9DD5.2 лог.1 с выхода 7DD6 и С16 заряжен, на выходе 10DD5.2 установится лог.0. Конденсатор С16 медленно разряжается через VD28, R29 и RP2 большого сопротивления, следовательно, на выходе генератора импульсы с уровнем лог.0 имеют длительность больше, чем импульсы с уровнем лог.1. Подключением входа направления счета ±1 к общему проводу счетчик DD6 переведен в режим вычитания, поэтому с каждым импульсом на счетном входе С записанная в счетчик информация уменьшается на единицу. После того, как счетчик досчитает до нуля, на выходе переполнения РО уровень лог.1 сменится на лог.0. Через VD32 работа генератора заблокируется.

Числоимпульсный генератор управляет чипкордером DD7. Когда на выходе переполнения РО счетчика DD6 появляется лог.1, через VD34 быстро заряжается С23. С выхода 11DD5.3 уровень лог.0 поступает на вход RESET, а через VD25 и R25 на вход Roscчипкордера DD7. Этим самым внутренний маркер адресного пространства устанавливается в конце блока памяти чипкордера (укажет на последнее записанное сообщение), а тактовая частота увеличивается примерно в десять раз. Конденсатор С12 быстро разряжается через выход 11DD5.3 и диод VD26. Когда с выхода 10DD5.2 первый импульс с уровнем лог.0 поступит на вход FWD, то маркер адреса переместится в начало первого сообщения. В этом случае светодиод HL2 «РАБОТА» вспыхнет два раза. Именно поэтому генератор должен формировать импульсы с разной длительностью, иначе происходили бы ошибки при выборе сообщений. При поступлении второго импульса с уровнем лог.0 на вход FWD маркер переместится на второе сообщение, а светодиод HL2 вспыхнет один раз. И так далее – импульсы с уровнем лог.0 на входе FWD перебирают по очереди записанные сообщения, а светодиод HL2 каждый раз вспыхивает. Все это происходит, как указывалось, с частотой в десять раз большей, чем частота, с которой была сделана запись, поэтому «перемотка» до нужного сообщения занимает минимальный промежуток времени. По окончании счета на выходе переполнения РО счетчика DD6 появляется лог.0 и с выхода 10DD5.2 на вход FWD поступает лог.1 – «перемотка» останавливается, а маркер указывает на сообщение, двоичный код которого был занесен в счетчик DD6. С небольшой задержкой, определяемой временем разряда С23 через R32, на выходе 11DD5.3 сформируется лог.1, поступающая на VD25 и С12. Диод VD25 закроется, поэтому тактовая частота работы чипкордера будет определяться только резисторами R24 и RP1, т.е. соответствовать частоте, с которой была сделана запись. Дифференцирующая цепь С12-R21 сформирует короткий положительный импульс, а элемент DD5.1 его проинвертирует. На вход PLAY чипкордера через VD30 поступит импульс с уровнем лог.0, который активирует режим воспроизведения. С выхода AUD/AUXчипкордера через регулятор RP3 «ГРОМКОСТЬ» звуковой сигнал поступает на вход УМЗЧ – ОУ DA2. Из динамика BF1 звучит сообщение. Одновременно на выходе SP+ присутствует ШИМ-сигнал воспроизводимого сообщения, который элементами VD33, R34 и C27 преобразуется в сигнал с уровнем лог.1. Элемент DD5.4 этот сигнал инвертирует и лог.0 с выхода 3DD5.4 через VD36 поступает на вход SO (SHIFT-OUT) регистра DD4 и точку соединения R23 и С20. В момент изменения уровня на входе SOс высокого на низкий, на выходах регистра появляется код следующего сообщения. Конденсатор С20 быстро разряжается через VD31 и через VD36 на выход 3DD5.4.

После того, как С1 зарядится через R1, на выходе 11DD1.1 уровень лог.0 сменится уровнем лог.1. При выключенном ручном тормозе диод VD11 закрыт, значит на входах 5,6DD1.3 – лог.1, поэтому на выходе 4DD1.3 – лог.0. Через R4 заряжается С6, формируя на входе 2DD1.2 уровень лог.0. С выхода 3DD1.2 уровень лог.1 через диоды VD16-VD18 поступит на входы D1, D2 и D4 счетчика DD2. На входе D8 счетчика – лог.0 с выхода 4DD1.3, значит, в счетчик DD2 запишется код сообщения «РУЧНОЙ ТОРМОЗ ОТКЛЮЧЕН», т.е. следующее сообщение после приветствия.

После того, как прозвучит первое сообщение, на выходе 3DD5.4 появится лог.1 и диод VD36 закроется. Так как в регистре DD4 имеется код второго сообщения «РУЧНОЙ ТОРМОЗ ОТКЛЮЧЕН», то на выходе DOR продолжает удерживаться лог.1. Диод VD36 закрылся, следовательно, через R23 и R28 конденсатор С20 опять зарядится и на входе записи S счетчика DD6 сформируется положительный импульс. В счетчик DD6 запишется код второго сообщения, который и определит число импульсов, вырабатываемое генератором.

3. Включаем зажигание с включенным ручным тормозом и отключенной передачей.

В этом случае рукоятка ручного тормоза поднята, кнопка концевого выключателя отжата и ее контакты замкнуты. Катод диода VD11 соединен с общим проводом схемы (массой) и открыт. На входе 5DD1.3 низкий уровень напряжения, а на выходе 4DD1.3 – уровень лог.1. После того, как прозвучит приветствие, на входе D8 счетчика DD2 останется уровень лог.1, а на входах D1, D2 и D4 уровень лог.1 сменится на лог.0. Этот код соответствует сообщению «РУЧНОЙ ТОРМОЗ ВКЛЮЧЕН». Поэтому, стразу после приветствия прозвучит сообщение о включенном состоянии ручного тормоза.

4. Включаем зажигание с отключенным ручным тормозом и включенной передачей.

Автомобили на длительную парковку рекомендуют оставлять с отключенным ручным тормозом и включенной передачей. Как правило, это первая передача или передача движения задним ходом. Если место парковки ровное и автомобиль произвольно не покатится, просто выжимают сцепление и заводят автомобиль. В этом случае прозвучит приветствие, затем прозвучит сообщение о состоянии ручного тормоза, а затем сообщение о номере включенной передачи. Например: «ЗАЖИГАНИЕ ВКЛЮЧЕНО; РУЧНОЙ ТОРМОЗ ОТКЛЮЧЕН; ПЕРВАЯ ПЕРЕДАЧА».

5. Включаем зажигание с включенным ручным тормозом и включенной передачей.  

Бывает, что автомобиль на длительную парковку оставляют с включенной передачей, при этом забывают отключить ручной тормоз. В этом случае при включении зажигания прозвучит приветствие, затем сообщение, предупреждающее, что одновременно включены ручной тормоз и одна из передач. Например: «ЗАЖИГАНИЕ ВКЛЮЧЕНО; РУЧНОЙ ТОРМОЗ И ПЕРВАЯ ПЕРЕДАЧА».

6. Переключаем передачи.

При переключении передач магнит, установленный на рычаге КПП, воздействует своим полем на один из герконов SW1-SW5, либо при включении задней передачи срабатывает реле, обмотка которого подключена параллельно фонарям задней подсветки. В этом случае, шифратор на диодах VD2-VD7 формирует двоичный код номера включенной передачи, который поступает на информационные входы счетчика DD2 и записывается. Устройство выдает сообщение о номере включенной передачи согласно поступившему коду.

7. Выключаем зажигание во время выдачи сообщения.

Если выключить зажигание, то напряжение +12V на контакте «ЗАЖИГ» разъема XS1 исчезнет и устройство должно отключиться, но этого не произойдет. Пока звучит сообщение, уровень лог.1 с резистора R34 через VD35 поступает на затвор VT2, удерживая его в открытом состоянии. Ключ питания VT1 открыт - схема устройства остается запитанной. То же самое происходит, если в «банке сообщений» имеются непрочитанные сообщения. В этом случае лог.1 с выхода DOR регистра DD4 через диод VD37 также поступает на затвор VT2 и удерживает его в открытом состоянии. Таким образом, при выключении зажигания отключение устройства произойдет только при пустом «банке сообщений» и по окончанию воспроизведения сообщения.  

8. Стирание, запись и проверка сообщений.

Чтобы записать сообщения в чипкордер DD7, используют разъем XS1, при этом на контакты «АКБ» и «МАССА» следует подать напряжение от источника постоянного тока с напряжением Uвых=7…15V и током не менее Iвых=500mA. Контакт «ЗАЖИГ» не используется. Замыкают выключатель SA1 - на схему устройства подается питание.

При подаче питания первым сформируется код «ПРИВЕТСТВИЯ», вторым - код сообщения «РУЧНОЙ ТОРМОЗ ОТКЛЮЧЕН». Оба кода запишутся в регистр DD4. В счетчик DD6 из регистра занесется код первого сообщения, и числоимпульсный генератор его отработает. Если массив памяти чипкордера пуст, то воспроизведения не будет и светодиод HL3 останется включенным. Для очистки регистра DD4 кратковременно нажимают кнопку SB1 «СБРОС» - светодиод HL3 погаснет.

Чтобы стереть все сообщения, нажимают на кнопку SB4 «СТИРАНИЕ» и удерживают более двух секунд. Светодиод HL2 «РАБОТА» должен вспыхнуть семь раз, подтверждая, что сообщения удалены.

Далее, нажимают на кнопку SB3 «ЗАПИСЬ» - включается светодиод HL2 и можно произносить фразу в микрофон BM1. В конце фразы кнопку отпускают и светодиод гаснет. Электретный микрофон BM1 получает питание через фильтр R22-C15, а резисторы R26 и R27 задают рабочий ток. Переменный речевой сигнал выделяется конденсаторами С17, С18 и поступает на входы MIC+ и MIC- чипкордера DD7. Конденсатор С19, подключенный к входу AGC, обеспечивает необходимую глубину АРУЗ.

Очередность сообщений, а так же их примеры и двоичные коды представлены в таблице:

таблица

После записи всех сообщений рекомендуется проверить качество и правильную очередность. Для этого нажимают и удерживают кнопку SB2 «ВОСПР». Воспроизведение начнется с последнего сообщения (приветствия), затем прозвучит первое сообщение, затем второе и т.д. по кругу. Пока длится воспроизведение, светодиод HL2 мигает. При отпускании кнопки текущее сообщение «проиграется» до конца и воспроизведение остановится. Диод VD30 устраняет короткое замыкание выхода элемента DD5.1 на минус схемы при нажатии SB2.

9. Сборка устройства.

Устройство рассматривается как дополнительная опция, поэтому, было решено собрать его в отдельном блоке, который, при желании, можно отключить от электрооборудования и демонтировать. В качестве корпуса используется корпус от квартирного звонка. По размеру основания корпуса подготовлена заводская перфорированная плата, по углам платы просверлены отверстия под крепежные винты, продумано расположение микросхем и начат монтаж:

вид монтажа

После окончания монтажа подается питание и проверяется наличие всех напряжений на панельках. Если напряжения в норме, то в панельки устанавливают микросхемы, подключают динамик BF1 и так далее:

Вид мотажа

 

вид мотажа

На ФОТО видно, что к разъему подключена плата с кнопками, которые имитируют герконы:

Подключение кнопок

 

10. Детали и настройка устройства.

В устройстве можно использовать любые маломощные кремниевые диоды типа КД522, КД102 или подобные, вместо счетчиков К561ИЕ11 можно установить К561ИЕ14, чипкордер ISD17240 меняется на любой из семейства ISD17хх – это повлияет лишь на общее время записи/воспроизведения. Все резисторы типа МЛТ-0,125 кроме R3, R5 и R8. Конденсаторы С4, С24-С26 устанавливаются непосредственно у выводов, к которым они подключены. Кнопки SB1-SB4 применяются любые тактовые слаботочные. Светодиоды любого типа и цвета из серии «сверхяркие», обеспечивающие удовлетворительную яркость при токе 2…3mA.  Светодиоды HL3-HL7 (на схеме выделены синим цветом) в готовое устройство можно не устанавливать, но с ними удобно при отладке схемы.

К проводной шине D1-D2-D4-D8 (на схеме выделена синим цветом) можно подключить схему управления световым индикатором, который расположится на приборной панели автомобиля.

Тактовая частота работы чипкордера DD7 зависит от положения движка подстроечного резистора RP1. Перед записью его рекомендуется выставить в среднее положение (суммарное сопротивление составит Rosc=RP1+R24=50К). В такое же положение следует установить и движок RP2. После записи резистором RP1 можно установить желаемую скорость воспроизведения – быстрее или медленнее. Резистором RP2 подстраивают частоту числоимпульсного генератора таким образом, чтобы воспроизводимое сообщение соответствовало двоичному коду, отображаемому светодиодами HL4-HL7. Громкость настраивают резистором RP3.

 

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА, ДЛЯ ВАЗ-2114 САМАРА - 5.0 out of 5 based on 3 votes

В теме представлено таймерное устройство, управляющее освещением багажника ВАЗ-2114, но его можно адаптировать для автомобилей других марок. Свет включается по сигналу от концевого выключателя при открытии двери багажника, а отключается автоматически, если дверь не закрыта более девяти минут.

Так как формируемый интервал времени включенного состояния нагрузки довольно длительный, предпочтение отдано схеме цифрового таймера. Цифровых таймерных схем в интернете куча, например, простейшие, построенные на базе многоразрядного двоичного счетчика со встроенным генератором типа CD4060B, или схемы с мигающим светодиодом, импульсы которого подсчитывает счетчик. Вообще, идея использовать в качестве генератора импульсов мигающего светодиода и далее «дробить» его частоту счетчиком с большим коэффициентом деления для получения нужного интервала времени стара как говно мамонта. Поэтому, ничего изобретать не надо, следует лишь добавить в схему управляемый токовый ключ, выключающий питание таймера при закрытой двери (если свет в закрытом багажнике не нужен, то зачем оставлять схему под напряжением). В этом случае ток через концевой выключатель не превысит единиц миллиампер.

Принципиальная схема устройства показана на РИС.1:

радио схема

Технические характеристики устройства:

Ток потребления от АКБ, измеренный в точке «А» схемы:

  1. При закрытой двери багажника – 0,0 A;
  2. При открытой двери багажника с указанным типом реле К1 – не более 55 mA;
  3. При открытой двери багажника и отработанном интервале времени – не более 4 mA.

Допустимый ток нагрузки с указанным типом реле К1 – не более 15А.
Напряжение питания – от 11,0V до 15,0V,
Время включенного состояния нагрузки – 9 мин. 20 сек.

Особенности:

  1. Запуск таймера при открытой двери багажника и выключенной нагрузке после отработки интервала времени кратковременным нажатием на концевой выключатель SA1;
  2. Перезапуск таймера для сброса в начало отсчета времени при открытой двери багажника и включенной нагрузке кратковременным нажатием на концевой выключатель SA1.

Работа принципиальной схемы:

  1. Подключение устройства к бортовой сети автомобиля.

Напряжение +12V от АКБ поступает на разъем «ПИТ», напряжение -12V от АКБ поступает на разъем «ОБЩ», который подключается к корпусу автомобиля через клемму. Разъем для подключения нагрузки «ВЫХ» подключают к светильникам, которые установлены в багажнике. Разъем управления «ВХОД» подключают к концевому выключателю SA1. Если SA1 установлен специально для таймера, то надобности в диоде VD4 нет. Если SA1 является датчиком сигнализации, то вместе с диодом VD4 необходимо дополнительно установить развязывающий диод VD6. При закрытой двери багажника концевой выключатель SA1 разомкнут, при этом на базу транзистора VT2 через резистор R6 поступает положительное смещение и он закрыт. Транзистор VT3 закрыт, реле К1 обесточено и его контакты К1.1 находятся в состоянии, показанном на схеме. Светодиодные светильники большой яркости HL2 и HL3 отключены.

  1. Открываем дверь багажника.

В этом случае концевой выключатель SA1 замыкается. Тогда через развязывающий диод VD4 и ограничивающий ток резистор R5 на базу транзистора VT2 поступит напряжение -12V. Транзистор VT2 откроется и с его коллектора на параметрический стабилизатор R4-VD2 поступит напряжение +12V. Стабилизатор формирует напряжение +10V для мигающего светодиода HL1 и счетчика DD1, а также ограничивает напряжение затворов VT1 и VT3 на безопасном уровне.  Через R2 конденсатор С1 заряжается, следовательно, на входе сброса 11DD1 появится высокий уровень напряжения, который установит все внутренние триггеры счетчика в нулевое состояние. На выходе 15DD1 установится лог.0, закрывающий транзистор VT1. Через R3 на затвор VT3 поступит напряжение +10Vи транзистор откроется – сработает реле К1, его контакты К1.1 переключатся и светильники в багажнике получат питание. Когда мигающий светодиод  HL1 вспыхивает, на тактовом входе 10DD1 появляется напряжение высокого уровня, а когда гаснет – с резистора R1 поступает напряжение низкого уровня. В итоге, на входе 10DD1 формируются импульсы, которые подсчитывает счетчик DD1. После подсчета 1024 импульсов (выход «10» счетчика означает степень двойки), что эквивалентно интервалу времени не многим более девяти минут, на выводе 15DD1 появляется лог.1, которая открывает VT1. Через малое сопротивление (не более 8 Ом) открытого канала сток-исток транзистора VT1 затвор транзистора VT3 подключается к общему проводу схемы. Транзистор VT3 закрывается и реле К1 обесточивается. Освещение багажника выключается. Одновременно, через VD3 лог.1 с выхода 15DD1 поступит на катод HL1 и тактовый вход 10DD1. Яркость вспышек HL1 станет едва заметной, а напряжение на резисторе R1 будет постоянно удерживаться на уровне +8V, т.е. работа счетчика заблокируется.  Чтобы вновь запустить таймер кратковременно размыкают (нажимают) SA1.

3.  Закрываем дверь багажника до отработки интервала времени.

Контакты SA1 разомкнутся и VT2 закроется. Напряжение на коллекторе VT2 исчезнет, следовательно, схема таймера перестанет получать питание. На затворе VT3 появится потенциал низкого уровня и транзистор закроется. Реле К1 обесточится и светильники в багажнике погаснут. Конденсатор С1 быстро разрядится через VD1, светодиод HL1 и резистор R1. Схема таймера будет готова к следующему включению.

4.  Перезапуск таймера до отработки интервала времени.

Если кратковременно разомкнуть SA1 во время включенного состояния светильников, т.е. до отработки временного интервала таймером, то счетчик DD1 сбросится в нулевое состояние и отсчет импульсов, формируемых светодиодом HL1, начнется сначала. Светильники HL2 и HL3 при этом кратковременно погаснут и вновь включатся.

Если затвор транзистора VT1 и анод диода VD3 подключить к выходу «9» (вывод 14) счетчика DD1, то время включенного состояния нагрузки будет в два раза меньше – порядка 4 минут 40 секунд. Если же подключить к выходу «11» (вывод 1), то время будет увеличено в два раза и составит порядка 18 минут 40 секунд. Отмечу, что временной интервал 9 минут 20 секунд получен с конкретным экземпляром мигающего светодиода. С другими мигающими светодиодами формируемый интервал времени может незначительно отличаться.

Изготовленный экземпляр таймера поместился в корпусе от неисправной сигнализации «МАНГУСТ»:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

 

ДеДетали схемы размещены на заводской перфорированной плате. Реле К1 и соединительные провода зафиксированы термоклеем:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

   Проверка работоспособности устройства после сборки, измерение полученного временного интервала:

snimok 4

Измерение тока потребления в точке «А». В качестве концевого выключателя SA1 используется слаботочный тумблер. При разомкнутом SA1 (дверь багажника закрыта):

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

При замкнутом SA1 (дверь багажника открыта), реле К1 сработано:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

При замкнутом SA1 и отработанном интервале времени - реле К1 отключилось по истечению 9 минут 20 секунд:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

Общая проверка режимов работы устройства с подключенной нагрузкой в течение продолжительного времени «на отказ»:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

В багажнике установлены два сверхярких светодиодных светильника белого (холодного) свечения. Эти китайские светильники продавались в магазине как дневные ходовые огни (ДХО). Измеренный ток потребления одного светильника от источника питания U=12V составил I=0,47А, значит, общий ток потребления будет немногим менее Iобщ=1А.

Установка светильников на двухсторонний скотч внутри багажника с правой стороны:    

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

И  с левой стороны:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

Подключение устройства к бортовой сети автомобиля. После проверки работоспособности коробочка была спрятана под обшивку багажного отделения:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

Сравнительные картинки освещенности багажника до установки светильников и после:

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

Фото со снятой полкой. Слева - свет в багажник падает от ламп, расположенных на потолке гаража, а справа - от включенных светильников:

 

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ БАГАЖНИКА

 

 

  1. Генераторы импульсов на «мигающем» светодиоде. ж. Радио №2, 2000г, стр. 45, рубрика «радиолюбителю-конструктору».
  2. Схемки на CD4060B. ж. Радиоконструктор №5, 2006г, стр. 39, рубрика «простые схемы».
  3. Ограничение продолжительности непрерывной работы нагрузки. ж. Радиоконструктор №1, 2005г, стр. 36.
  4. Таймер для выключения габаритных огней. ж. Радиоконструктор №9, 2005г, стр. 35.
  5. Два таймера для «Нивы». ж. Радиоконструктор №1, 2006г, стр. 39.
  6. Таймеры на мигающем светодиоде. ж. Радиоконструктор №1, 2007г, стр. 36, 37.

 

Блок кнопочного управления зажиганием и стартером для ВАЗ-2114 (ВИДЕО) - 5.0 out of 5 based on 2 votes

В теме представлена принципиальная схема электронного блока, который позволяет включать/выключать зажигание и стартер автомобиля ВАЗ-2114 одной кнопкой без фиксации. Блок подключается вместо механического замка к штатному разъему системы зажигания автомобиля.

Идея «избавиться от ключа зажигания» показалась интересной. Простейший пример: ключ от дверей и ключ зажигания, а также брелок сигнализации, висят в одной связке на колечке. Чтобы открыть багажное отделение (воспользоваться ключом от дверей) и вытащить вещи при недолгой остановке, приходилось глушить двигатель. С установленной кнопкой вместо замка зажигания – ключ зажигания становится не нужным, а колечко с ключом от дверей и брелком сигналки всегда будет лежать в кармане. Примеров с «заклиниванием ключа в положении стартер», «нагревом», «плохими контактами замка» и т.п. на автомобильных форумах полно - механика есть механика. В интернете имеются схемы замещения замка зажигания кнопкой. Как правило, схемы выполнены на реле, в частности для управления зажиганием кнопкой без фиксации применяется реле задних противотуманных фонарей (реле ЗПТФ 23.3777). Реже представлены схемы на микроконтроллерах, которыми делятся автовладельцы или радиолюбители, освоившие приемы программирования.

Для пробы был изготовлен экспериментальный вариант блока кнопочного управления. Цель - проверить удобство использования кнопки на практике непосредственно в автомобиле, поэтому схема устройства разработана что называется «в лоб», т.е. только для управления зажиганием и стартером по стандартному алгоритму:

  1.  Включение зажигания и затем включение стартера;
  2.  Нельзя повторно включить стартер, не выключив и вновь включив зажигание.

Первое время (около месяца) замок зажигания с рулевой колонки не снимался (ключ зажигания «в дальний угол» не убирался и висел на колечке вместе с ключом от дверей и брелком сигналки). Была снята только облицовка рулевой колонки для доступа к разъему системы зажигания. Чтобы при эксплуатации автомобиля не происходило блокировки руля, из замка был извлечен запорный стержень. В случае непредвиденного отказа блока кнопочного управления, можно будет опять подключить к разъему системы зажигания разъем механического замка.

Разберемся со схемой механического замка зажигания и проводами разъема (разъем - «папа»), а разъем системы зажигания автомобиля (разъем – «мама») представим в виде «черного ящика», который нас не интересует.

На автомобиле установлен замок зажигания, показанный на фото 1:

 

замок зажигания

Принципиальная схема при вставленном ключе показана на фото 2:

схема подключения замка зажигания

Назначение проводов и контактов разъема:

  1. Розовый провод («Р», контакты 7 и 8) – постоянно присутствует +12V от АКБ;
  2. Голубо-черный провод («ГЧ», контакт 4) – появляется +12V при повороте ключа из положения «0» в положение «I», т.е. при включении зажигания;
  3. Пурпурный (красный) провод («П», контакт 3) – появляется +12V при повороте ключа из положения «I» в положение «II», т.е. при включении стартера, при этом контакты 7 и 8 остаются соединенными с контактом 4;
  4. Белый провод («Б», контакт 6) – появляется +12V для подсветки замка;
  5. Черный провод («Ч», контакт 2) – появляется -12V (общий минус, масса) для подсветки замка при открытии двери водителя, исчезает при закрытии;
  6. Зеленый провод («З», контакт 5) и голубой провод («Г», контакт 1) – микровыключатель для БИ БСК. Микровыключатель всегда замкнут при вставленном ключе и разомкнут при вытащенном.

Таким образом, для управления зажиганием и стартером необходимо и достаточно подключить разъем, в котором задействованы контакты 7, 4 и 3.

Рассмотрим первый (опытный) вариант блока кнопочного управления.

Особенности:

  1. Нулевое потребление тока от АКБ при выключенном зажигании;
  2. Перезапуск двигателя одним нажатием кнопки;
  3. Опция «автоматический стартер».

Принципиальная схема блока показана на рисунке 1.

блок управления запуском

1. Подключение блока к бортовой сети автомобиля.

Разъем XP1 – для подключения кнопки SB1 к блоку, разъем XP2 – для подключения блока к штатному разъему, который раньше соединялся с разъемом механического замка зажигания. Определившись с местом установки кнопки SB1, клемму «МАССА» прикручивают к корпусу автомобиля и соединяют ответные части разъема XP1, после этого разъем XP2 (папа) присоединяют к ответной части (мама). Напряжение от АКБ поступит на схему блока через контакт 7XP2 (+12V) и через контакт 2XP1 (-12V, общий). Через R9 на базу VT3 подается положительное смещение, поэтому транзистор закрыт и на схему управления не поступает питание. Кроме того, плюсовой провод схемы (точка «а») не «болтается в воздухе», т.к. через R5 и R7 он соединен с минусовым проводом схемы. Это снижает входное сопротивление схемы по питанию и, следовательно, уменьшается вероятность разного рода электрических наводок на схему управления. Затворы транзисторов VT1, VT2 и VT4 соединены с общим проводом через резисторы, соответственно R1-R5-R7, R4-R3-R5-R7 и R11. Затворы силовых транзисторов VT5 и VT6 также подключены к общему проводу через резисторы, соответственно R12-R10 и R14-R13. На затворах всех полевых транзисторов «минусовой» потенциал и они заперты. Реле К1 и К2 обесточены.

2. Включаем зажигание.

Для включения зажигания кратковременно (не более Т=0,5сек) нажимают кнопку SB1. Тогда через ограничивающий ток резистор R8, развязывающий диод VD6, контакты 1,2ХР1 и замкнутые контакты кнопки SB1 база транзистора VT3 подключается к общему проводу схемы. Транзистор VT3 открывается и на параметрический стабилизатор напряжения R5-VD4 поступает напряжение от АКБ. Стабилитрон VD4 ограничивает напряжение на уровне Uстаб=8V, а конденсатор С4 сглаживает возможные пульсации. Транзистор VT2 закрыт, поэтому через R6 на вход 10DD1.2 поступит высокий уровень напряжения и установит триггер DD1.2 в «нулевое» состояние (на 13DD1.2 – лог.0, на 12DD1.2 – лог.1). Транзистор VT6 остается в закрытом состоянии, а реле К2 выключенным. Через R2 заряжается С2, поэтому на входе 6DD1.1 появляется высокий уровень напряжения и триггер DD1.1 устанавливается в «единичное» состояние (на 1DD1.1 – лог.1, на 2DD1.1 – лог.0). Через R12 лог.1 поступает на затвор VT5, который открывается и включает реле К1. Одновременно через открытый диод VD7 и канал С-И транзистора VT5 нижний вывод резистора R8 также подключается к общему проводу схемы. Кнопку можно отпустить – за счет триггера DD1.1 транзистор VT3 останется в открытом состоянии  и на схему управления продолжит поступать питание. Контакты 30 и 87 реле К1 замкнутся и напряжение от АКБ через контакт 4XP2 поступит в цепь зажигания автомобиля. При отпускании кнопки через R1 на затвор VT1 поступит напряжение, и транзистор VT1 откроется. На входе 3DD1.1 высокий уровень напряжения сменится низким, но, т.к. тактовый вход «С» работает по переднему фронту входных сигналов, то состояние триггера DD1.1 не изменится. Конденсатор С1 устраняет дребезг контактов кнопки SB1.

3. Выключаем зажигание.

Для выключения зажигания, также как для включения, кратковременно (не более Т=0,5сек) нажимают кнопку SB1. В этом случае через VD1 на затвор VT1 поступит низкий уровень напряжения и транзистор закроется. Через R3 на тактовый вход 3DD1.1 поступит высокий уровень напряжения, а т.к. вход данных 5DD1.1 постоянно подключен к общему проводу, то в триггер DD1.1 запишется лог.0. Триггер переключится в «нулевое» состояние (на 1DD1.1 – лог.0, на 2DD1.1 – лог.1). Транзистор VT5 закроется и реле К1 обесточится – цепь зажигания автомобиля разомкнется. Кнопку отпускают. Положительное смещение через R9 закроет VT3. Конденсаторы С1, С2 и С4 разряжаются через R5 и R7. Блок готов к следующему включению.

4. Заводим двигатель.

Чтобы запустить двигатель, т.е. включить зажигание и стартер, нажимают на кнопку SB1 и удерживают нажатой более Т=0,5сек. Вначале произойдет процесс, описанный в п.2 и включится зажигание. Так как кнопка продолжает удерживаться нажатой, то VT1 остается в закрытом состоянии. Через R3 и R4 заряжается С3. При достижении зарядом порога переключения VT2 (порядка Uпор.=1,2…1,5V), транзистор откроется и на входе 10DD1.2 установится низкий уровень напряжения, а С3 продолжит заряжаться. При достижении зарядом порога переключения триггера DD1.2 по входу «S» (порядка Uпор.=Uпит/2) триггер переключится в «единичное» состояние (на 13DD1.2 – лог.1, на 12DD1.2 – лог.0). С выхода 13DD1.2 через VD5 лог.1 поступит на 6DD1.1, но, т.к. триггер DD1.1 уже находится в «единичном» состоянии, то это ничего не изменит. Через R14 начинает заряжаться С6 и при достижении зарядом порогового значения напряжения откроется VT6. Реле К2 сработает и его контакты 30 и 87 замкнутся – напряжение от АКБ через контакт 3XP2 поступит в цепь стартера. При достижении двигателем стабильных оборотов кнопку отпускают. В этом случае через VD3 и открытый канал С-И транзистора VT1 быстро разрядится конденсатор С3. Триггер DD1.2 переключится в исходное «нулевое» состояние. Через VD10 и выход 13DD1.2 (лог.0) конденсатор С6 быстро разрядится, VT6 закроется, а реле К2 обесточится и его контакты разомкнутся. Таки образом, после включения зажигания момент включения стартера наступает примерно через Т=2сек. На затворе VT6 напряжение нарастает относительно медленно и линейно (через R14 заряжается С6 через), но реле К2 все равно отработает без дребезга.

4. Перезапускаем двигатель.

Если по каким-либо причинам двигатель заглох, то чтобы его опять завести, достаточно нажать и удерживать кнопку SB1. Когда двигатель глохнет, цепь зажигания автомобиля остается под напряжением. Если при включенном зажигании нажать и удерживать кнопку SB1, то вначале произойдет процесс выключения зажигания, описанный в п.3. Так как кнопка продолжает удерживаться более Т=0,5сек., то наступает процесс включения стартера, описанный в п.4. Разница лишь в том, что после переключения триггера DD1.2 в «единичное» состояние через диод VD5 с выхода 13DD1.2 лог.1 установит триггер DD1.1 по входу «S» также в «единичное» состояние – произойдет включение зажигания и только после этого включится стартер. Таким образом, при нажатии кнопки сразу выключается зажигание и приблизительно через Т=1сек. вновь включается (через R4 зарядится С3), затем еще через Т=1сек. включится стартер (через R14 зарядится С6). Когда двигатель наберет стабильные обороты, кнопку SB1 отпускают.

5. Опция «автоматический стартер».

Чтобы активировать опцию размыкают выключатель SA1. В этом случае запуск двигателя (включение зажигания, затем стартера) осуществляется кратковременным нажатием на кнопку. При появлении напряжения питания в т. «а» через R11 начинает заряжаться С5, следовательно, открывается VT4 и шунтирует кнопку SB1. Происходит имитация удержания кнопки в нажатом состоянии. Постоянная времени Т=R11*С5 выбирается из выражения:

Т=Тп+Тзд (сек), где Тп – время паузы между включением реле К1 и включением реле К2, сек;

Тзд – время запуска двигателя, сек.

Тзд определяется двигателем конкретного автомобиля. Это время, вероятно, будет разным для теплого и холодного периодов. Хотя автомобиль, на который для проверки устанавливался блок, заводился зимой (мороз до -27ºС) и летом одинаково, как говорится «с пол-тычка». Время можно прикинуть по номиналам элементов, полученных практическим путем:

Резисторы R4, R14 и R11 равны (R=1М);

Конденсаторы С3 и С6 равны (С=1µF),

Тогда, приблизительно, Тп = R4*С3 + R14*С6 = 2сек, Конденсатор С5 имеет емкость С=3,3µF, следовательно, время запуска двигателя равно Тзд=Т-Тп=3,3сек–2сек=1,3сек.

Транзистор VT4 шунтирует кнопку SB1, поэтому процесс запуска двигателя становится необратимым (пока не зарядится конденсатор С5). Если надобности в опции нет, то элементы, выделенные на схеме синим цветом, не устанавливают.

Далее на фото показаны фрагменты сборки устройства:

реле

На фото видно, что на плате установлены обычные автомобильные «четырех контактные» реле (тип 23.3787) со снятой крышкой. Транзисторы, включающие реле, работают без радиаторов в виду большого запаса по рассеиваемой мощности. Автомобильные лампочки исполняют роль индикаторов включения цепей зажигания и стартера.

В ролике показано испытание схемы после сборки на плате:

 

После испытаний блок был подключен к бортовой сети автомобиля. На панели управления вместо заглушки установлена кнопка без фиксации (рядом с блоком БИ БСК), с рулевой колонки снята облицовка и отключен разъем механического замка зажигания, блок подключается к штатному разъему зажигания через разъем (XP2), кнопка подключается к блоку через отдельный разъем (XP1):

Проверка

подключение блока управления

В этом ролике показана работа блока кнопочного управления после подключения его к бортовой сети автомобиля. Обращаю внимание на неработающий блок БИ БСК – нет индикации и сигналов:

Автомобиль с данным исполнением блока проездил относительно не долго – настал момент, когда во время езды, после недолгих остановок перестало включаться зажигание. После снятия блока с автомобиля и «разбора полетов» выяснилось, что все элементы исправны и схема работает должным образом – согласно алгоритму. Тогда было решено подвергнуть блок долговременному испытанию в режиме «зажигание включено», подключив его к БП с выходным напряжением Uвых=14,5V (максимально возможное напряжение бортовой сети автомобиля при работающем генераторе). Примерно через 2,5 часа работы в реле К1 перестал притягиваться к катушке (замыкаться с контактом 87) подвижный контакт 30. Обмотка реле была очень горячей. Списав это обстоятельство на попавшийся некачественный экземпляр, решил заменить оба реле в блоке на более надежные стартерные реле. В блок были установлены реле типа 71.3747-21. У реле этого типа параллельно обмотке подключен резистор, а допустимый ток контактов Iмакс.конт=50А.

На фото показан блок с установленными стартерными реле:

старт реле

С такой переделкой блока при эксплуатации автомобиля проблем не возникало. Если не обращать внимания на сильный нагрев реле, коммутирующего цепь зажигания, то схема блока показала свою жизнепригодность. На ощупь корпус (крышка) реле нагревается до 40…45 градусов. Сама же обмотка реле очень горячая – рука фактически не терпит. Было решено провести температурный тест реле при максимально возможном напряжении бортовой сети. Для этого реле с заранее измеренным сопротивлением обмотки подключались к источнику питания Uпит=14,5V через амперметр. Температура измерялась электронным бытовым термометром, верхний предел измерения которого составляет +70ºС. Когда предел превышен, то на индикаторе высвечивается символ «Н».

Первым испытывалось стартерное реле типа 71.3747-21. Измеренное сопротивление обмотки проверяемого экземпляра при комнатной температуре Rобм=79,9Ω. В ролике показано начало испытания реле. Видно, что температура достаточно быстро увеличивается, ток через обмотку, наоборот, уменьшается, следовательно, сопротивление обмотки реле при нагреве изменяется. Поэтому, сопротивление обмоток реле в технических характеристиках указывается при определенной температуре, например, при Т=25ºС:

Далее на фото показаны фрагменты теста:

111

 

После 30 минут испытаний процесс изменения температуры и тока замедляется, а через час стабилизируется. Обмотка реле разогрелась до Т=63,3ºС; измеренное сопротивление при такой температуре составило Rобм=93Ω.

Второе тестируемое стартерное реле с маркировкой на крышке из синей пластмассы G.CARTIERPA6.6-GF30. Производитель не известен. Измеренное сопротивление обмотки при комнатной температуре Rобм=73, а заявленный максимальный ток через контакты Iконт=70А. На фото показаны фрагменты тестирования этого реле:

температурный режим

температура

Результат оказался еще более плачевным – обмотка разогрелась как утюг. Температура +66,9ºС это температура воздуха в корпусе реле. Температура самой обмотки была более +70ºС - на индикаторе термометра высветился символ «Н». Сопротивление обмотки реле при такой температуре составило Rобм=88,4Ω. На фото показаны оба реле со снятыми крышками:

Рэле

Видно, что у реле отечественного производства число витков в обмотке почти в два раза больше. Либо буржуи экономят на меди, либо исходят из того, что стартерные реле не предназначены для долговременного включения. Блок зажигания и стартера - ответственный узел, поэтому, к качеству устанавливаемых элементов коммутации следует предъявлять довольно жесткие требования. Некоторые производители пренебрегают условиями ГОСТ и производят реле с не всегда хорошим качеством. Часто корпус реле просто плавится или, при сильном нагреве обмотки, реле начинает срабатывать через раз. Идеальным было бы использование в качестве коммутационных элементов полупроводников, например, твердотельные реле с током коммутации до 25…40А, но цены на такие реле запредельные. Реле фирмы «CRYDOM»:

даташит на рэле

рэле даташит

Не на много дешевле продаются твердотельные реле подобного типа, выпускаемые отечественной компанией «KIPPRIBOR». Еще, для примера, можно привести так называемые силовые «смарт-реле» типа Е-1048-8D, производимые фирмой «E-T-A» Реле предназначены для всего, что ездит, плавает и летает. DICE-версия выпускается в стандартном корпусе автомобильного реле. Максимальный ток коммутации достигает 30А. Корпуса (крышки) реле окрашиваются в разные цвета в зависимости от коммутируемого тока (по принципу автомобильных П-образных предохранителей):

Рэле

 

Бюджетный вариант – коммутировать цепь зажигания мощным транзистором. Тогда возникает закономерный вопрос, каким должен быть транзистор. Главный определяющий показатель – ток, протекающий через открытый транзистор. Ток зависит от включенных потребителей, питание которых проходит по цепи зажигания. На рисунке 2 показаны схемы измерения тока в цепях механического замка зажигания:

toki

 

Для удобства измерений можно изготовить переходник, на одном конце которого устанавливают разъем XP «папа» для подключения к ответной части разъема XS «мама» системы зажигания автомобиля, а на другом подключают амперметр согласно рисункам 2.1 – 2.3. На фото показан такой переходник. Видно, что контакт 8 не используется:

шлейф

Ниже приводятся результаты измерений тока. Эти результаты получены дляданного автомобиля (2006г, три хозяина) и, возможно, цепи питания некоторых потребителей подвергались переделке. Например, стеклоподъемники передних дверей этого автомобиля работают без включения зажигания (может отличаться и тип (схема) установленного БИ БСК). Поэтому, в цепи зажигания ток измерялся при включении всех без разбора потребителей бортовой сети данного автомобиля, в том числе и аварийной сигнализации. Перед включением следующего потребителя предыдущий включенный потребитель отключался.

Результат измерений по схеме на рисунке 2.1:

1. При выдаче звукового сигнала блоком индикации (БИ БСК) – до 20мА;

2. При отсутствии звукового сигнала – 5,4мА.

Результат измерений по схеме на рисунке 2.2:

1. Подключение XP к XS (включение зажигания при выключенных потребителях) – 0,66А;

2. Стеклоподъмники левый и правый – 0,0А;

3. Аварийная сигнализация – 0,0А;

4. Дальний свет (ДС) – 0,0А;

5. Ближний свет (БС)– 0,11А;

6. Вентилятор отопителя салона (печка) – 0,0А;

7. Магнитола «PIONEER» - 0,0А;

8. Габаритные огни + освещение приборной панели – 0,0А;

9. Прикуриватель – 0,0А;

10. Нагревательный элемент заднего стекла – 0,0А;

11. Очиститель заднего стекла (дворник задний) – 0,0А;

12. Омыватель лобового стекла – 0,0А;

13. Очиститель лобового стекла (дворники передние) – до 5,0А на холостом ходу, когда щетки не прижаты к стеклу; до 8,0А когда щетки работают по мокрому стеклу после включения омывателя; пиковые значения тока достигают 15,0А в моменты, когда щетки работают по сухому стеклу;

Далее, двигатель был заведен кнопкой SB1.

14. При запуске стартера – 0,12А;

15. При работающем двигателе ток в цепи зажигания (при выключенных потребителях) вырос с 0,66А до 0,8А.

16. Задние противотуманные фонари (ЗПТФ) – 0,11А.

Результат измерения по схеме на рисунке 2.3:

1. Запуск стартера – 0,12А.

Таким образом, по цепи зажигания с выключенными двигателем и потребителями течет ток I=0,66А, который повышается до I=0,8А при заведенном двигателе, т.к. заработал генератор, и бортовое напряжение увеличилось с 12,4Vдо 14,3V. Показания I=0,12А, I=0,11А и I=0,11А соответствуют токам, протекающим через обмотки, соответственно, стартерного реле, реле БС и реле ЗПТФ. Тогда, максимальный ток в цепи зажигания при работающем двигателе с еще не выключенным стартером и сработанными реле БС и ЗПТФ не превышает Iзаж=0,8А+0,12А+2*0,11А=1,14А. Получается, что самой «тяжелой» нагрузкой для контактов механического замка зажигания является двигатель стеклоочистителя. При работающем двигателе, включенных дворниках, БС, ЗПТФ и неработающем стартере общее максимальное значение тока в цепи зажигания может достигать Iобщ.макс=Iпик.очист+Iзаж-Iстарт=15А+1,14А-0,12А=16,02А. Возможны два варианта. Первый, требующий вмешательства в монтаж проводов автомобиля - переключить провода так, чтобы питание на двигатель стеклоочистителя подавалось отдельно от цепи замка зажигания. Второй – применить мощный транзистор, рассчитанный на ток в два-три раза больший чем Iобщ.макс. Остановился на втором варианте, поэтому был приобретен «HEXFET® PowerMOSFET» Р-канальный транзистор IRF4905 фирмы «InternationalRectifier». Отличительной особенностью транзисторов этого типа является ультранизкое сопротивление открытого канала СТОК-ИСТОК: не более 0,02Ω и, как следствие, возможность управлять токами до Iмакс=74А. Используется P-канальный транзистор, т.к. цепь зажигания коммутируется «по плюсу».

Рассмотрим второй вариант блока кнопочного управления.

Особенности:

  1. Нулевое потребление тока от АКБ при выключенном зажигании;
  2. Алгоритм работы соответствует алгоритму работы механического замка зажигания;
  3. Для коммутации цепи зажигания применяется мощный полевой транзистор.

Принципиальная схема блока показана на рисунке 3.

схема блока управления

1. Подключение блока к бортовой сети автомобиля.

Так же, как в первом варианте, питание от АКБ на схему блока поступит через контакт 7XP2 (+12V) и через контакт 2XP1 (-12V, общий минус). Через R10 транзистор VT1 получает положительное смещение на базе, поэтому закрыт. Через R12 транзистор VT3 получает положительное смещение на затворе, поэтому тоже закрыт. Транзисторы VT2 и VT4 получают отрицательное смещение на своих затворах через резисторы, соответственно, R11 и R15, следовательно, эти транзисторы также закрыты. На коллекторе VT1 напряжение отсутствует, и схема управления обесточена.

2. Включаем зажигание.

Для этого кратковременно (не более Т=0,5сек) нажимают кнопку SB1. Через R9, VD6, контакты 1,2XP1 и замкнутую кнопку SB1 база VT1 соединится с минусом питания и транзистор откроется. Через ограничивающий ток R7 светодиод твердотельного реле VS1.1 получит питание, значит его контакты VS1.2 замкнутся. Через контакты 1,5XP2 на БИ БСК поступит питание. С коллектора VT1 напряжение также поступает на параметрический стабилизатор R4-VD2, который ограничивает напряжение на уровне Uстаб=8V. Конденсатор С2 сглаживает возможные пульсации. Через R3 заряжается С4, следовательно, на входах 6DD2.1 и 10DD2.2 высокий уровень напряжения. Триггер DD2.1 установится в «единичное» состояние (на 2DD2.1 – лог.0, на 1DD2.1 – лог.1), а триггер DD2.2 – в «нулевое» (на 13DD2.2 – лог.0, на 12DD2.2 – лог.1). С выхода 1DD2.1 лог.1 откроет VT2, поэтому через R13 затвор VT3 подключится к минусу питания. Стабилитрон VD9 ограничивает напряжение затвора VT3 на уровне не более Uзатв=Uстаб=10V. Транзистор VT3 откроется и на контакт 4XP2 поступит напряжение от АКБ. Одновременно через VD8 и открытый VT2 нижний вывод резистора R9 подключится к общему проводу. Кнопку SB1 можно отпустить – благодаря триггеру DD2.1 на схему управления будет поступать питание и после отпускания кнопки. При отпускании кнопки на тактовом входе 3DD2.1 сформируется положительный перепад напряжения, но с выхода 10DD1.1 на вход данных 5DD2.1 поступает лог.1, поэтому триггер DD2.1 не изменит своего состояния. Через время Т=R1*С1+R2*С3 выход 10DD1.1 сменит свое состояние с лог.1 на лог.0, т.к. после отпускания кнопки конденсаторы С1 и С3 зарядятся, следовательно, и на входе 5DD2.1 также установится лог.0. Конденсатор С1 устраняет дребезг контактов кнопки SB1.

3. Выключаем зажигание.

Для выключения зажигания кратковременно (не более Т=0,5сек) нажимают кнопку SB1. За это время С3 через R2 и VD1 не успеет разрядиться и на выходе 10DD1.1 (входе 5DD2.1) удержится лог.0. При отпускании кнопки на входе 3DD2.1 сформируется положительный перепад напряжения, по которому в триггер с входа «D» запишется лог.0. Триггер DD2.1 переключится в «нулевое» состояние (на 2DD2.1 – лог.1, на 1DD2.1 – лог.0). Транзистор VT2 закроется, следовательно, закроется и транзистор VT3. Напряжение в цепи зажигания автомобиля исчезнет. Транзистор VT1 закроется положительным смещением через R10, твердотельное реле VS1 обесточится – выключится БИ БСК. Все заряженные конденсаторы разрядятся через резисторы R4-R5 и схема будет готова к следующему включению.

Таким образом, включение зажигания происходит в момент нажатия на кнопку SB1, а выключение – в момент отпускания.

4. Заводим двигатель из состояния «зажигание выключено».

Чтобы завести двигатель кнопку SB1 нажимают и удерживают, пока не включится стартер, и заведенный двигатель не наберет стабильные обороты. Вначале, в момент нажатия на кнопку, происходит процесс включения зажигания, описанный в п.2. Кнопка удерживается нажатой, поэтому за время Т=2,0…2,5сек от лог.1 с выхода 11DD1.2 конденсатор С6 через резистор R6 зарядится до порога переключения элемента DD1.3. Элемент DD1.3 переключается (на 3DD1.3 – лог.0), поэтому переключается и элемент DD1.4 (на 4DD1.4 – лог.1). Транзистор VT4 открывается и включается реле К1. С контакта 3XP2 через замкнутые контакты реле напряжение от АКБ поступает в стартерную цепь автомобиля. Одновременно через VD10 быстро зарядится С7 и на входе данных 9DD2.2 установится высокий уровень напряжения (в это время на тактовом входе 11DD2.2 - лог.0 с выхода 3DD1.3). Когда двигатель наберет стабильные обороты, кнопку SB1 отпускают. Тогда выход 11DD1.2 переключится в состояние лог.0. Через VD5 конденсатор С6 быстро разрядится и элементы DD1.3 и DD1.4 переключатся в исходное состояние. С выхода 4DD1.4 лог.0 закроет VT4, реле К1 обесточится и его контакты разомкнутся, поэтому стартерная цепь выключится. На тактовом входе 11DD2.2 с выхода 3DD1.3 сформируется положительный перепад напряжения (с лог.0 на лог.1), а т.к. конденсатор С7 заряжен, то триггер DD2.2 переключится в «единичное» состояние (на 13DD2.2 – лог.1, на 12DD2.2 – лог.0). За счет обратной связи через VD7 с выхода 12DD2.2 лог.0 поступит на входы 1,2DD1.3 и связка DD1.3-DD1.4-DD2.2 «защелкнется». В таком состоянии DD2.2 будет оставаться до выключения двигателя и снятия питания со схемы – это гарантированно исключает повторное включение стартера. С выхода 13DD2.2 через цепь R8-С5 лог.1 должна поступить на вход 4DD2.1, но этого не произойдет, т.к. на выходе 11DD1.2 – лог.0, диод VD4 открыт и шунтирует конденсатор С5. При отпускании кнопки на входе 3DD2.1 сформируется положительный перепад напряжения. На входе 5DD2.1 – лог.1 с выхода 10DD1.1, поэтому триггер DD2.1 не изменит своего состояния и зажигание после выключения стартера останется включенным.

5. Заводим двигатель из состояния «зажигание включено».

Если ранее зажигание уже было включено (смотри п.2), то нажав и удерживая кнопку SB1 более Т=0,5сек (если Т=0,5сек или менее, то зажигание выключится, смотри п.3), можно завести двигатель. Кнопку отпускают после того, как двигатель наберет стабильные обороты. Будет происходить процесс, описанный в п.4 с той лишь разницей, что процесс включения зажигания в момент нажатия на кнопку отсутствует - зажигание и так уже включено.

6. Выключаем работающий двигатель.

Чтобы заглушить заведенный двигатель, достаточно выключить зажигание. Для этого нажимают кнопку SB1, причем длительность нажатия не имеет значения. На выходе 11DD1.2 сформируется лог.1, которая закроет диод VD4. От уровня лог.1 с выхода 13DD2.2 через R8 зарядится С5 и на входе сброса 4DD2.1 установится высокий уровень напряжения. Триггер DD2.1 сбросится в «нулевое» состояние (на 2DD2.1 – лог.1, на 1DD2.1 – лог.0). Транзистор VT2 закроется, вследствие чего закроется и VT3. Цепь зажигания автомобиля обесточится, а двигатель выключится. Если после выключения двигателя продолжать удерживать кнопку нажатой, то это ничего не изменит – зажигание и двигатель останутся выключенными. Происходит это потому, что через замкнутые контакты кнопки SB1 транзистор VT1 остается открытым и на схему поступает питание (несмотря на то, что VT2 закрыт). Так как триггер DD2.2 не изменяет своего «единичного» состояния, то на входе сброса 4DD2.1 постоянно присутствует высокий уровень напряжения. Диод VD7 открыт от лог.0 с выхода 12DD2.2 и шунтирует конденсатор С6, не давая ему зарядиться через R6 от лог.1 с выхода 11DD1.2. Таким образом, триггер DD2.2 выполняет две функции:

1. Блокирует повторный запуск стартера;
2. Формирует управляющий сигнал для выключения заведенного двигателя.

После отпускания кнопки транзистор VT1 закрывается, БИ БСК выключается и питание со схемы управления снимается. Конденсаторы разряжаются через R4 и R5 и блок опять готов к работе.

На фото показаны испытания собранной платы. Автомобильные лампы накаливания в роли индикаторов включения зажигания и стартера:

распайка

Транзистор VT3 устанавливают на небольшой игольчатый или ребристый радиатор, саму плату размещают в подходящем по размеру корпусе.

радиатор

Здесь показано измерение температуры радиатора транзистора VT3 при работе двигателя стеклоочистителя лобового стекла. Блок подключен к бортовой сети автомобиля:

проверка температуры

Для удобства измерения был изготовлен удлинитель, показанный на фото. Штекер «папа» подключается к разъему системы зажигания автомобиля, а штекер «мама» к разъему XP2 блока кнопочного управления:

шлейф

На рисунке 4 показаны цоколевки и даны краткие характеристики некоторых используемых элементов в принципиальных схемах для вариантов 1 и 2:

цоколевка транзисторов

Кнопка SB1 слаботочная и может быть любого типа для обоих вариантов схем (даже от калькулятора или телефона). Для варианта 2 в автомобиле установлена кнопка типа ПКн500-2-4, предназначенная для розжига газовых плит:

кнопка

Кнопка удобна тем, что легко устанавливается в отверстие в облицовке рулевой колонки, предназначенное для кнопки аварийной сигнализации. Клавиша кнопки выполнена на одном уровне с декоративным ободком корпуса. Чтобы включить, клавишу надо утопить в корпус – случайно не нажмешь. Если покрасить в черный цвет (или приобрести черного цвета), то на рулевой колонке будет практически не заметна или напоминать заглушку. В ролике показана установка такой кнопки на рулевой колонке и демонстрируется работа блока управления, выполненного по схеме варианта 2:

В ролике видно, что БИ БСК работает, выдает сигналы и включает индикацию – при нажатии кнопки срабатывает реле VS1.

В схемах обоих вариантов применяются только электролитические конденсаторы – минимизирована вероятность влияния температуры на емкости конденсаторов. Вместо составного транзистора VT1 типа КТ973А могут применяться транзисторы КТ814, КТ816. Питание схемы управления (точка «а») может быть снижено в варианте 1 до Uпит=5,0V, а в варианте 2 до Uпит=5,0…3,0V. В этом случае придется подобрать номиналы резисторов или емкости конденсаторов во времязадающих цепях. Импортное реле К1, включающее стартерную цепь в схеме варианта 2, выдернуто из неисправной платы автомобильной сигнализации «Мангуст».

В настоящее время в автомобиле работает блок кнопочного управления, выполненный по схеме варианта 2. Проблем пока нет. Действительно удобно – ключ достается из кармана только для включения/отключения сигнализации или открытия/закрытия двери багажника.

ТЕЛЕФОННАЯ ПРИСТАВКА – АВТОМАТИЧЕСКИЙ СПИКЕРФОН - 5.0 out of 5 based on 5 votes

Приставка-спикерфон предназначена для громкоговорящей телефонной связи. Занятие линии АТС при входящем вызове и отбой соединения после завершения разговора происходят автоматически. Устройство обеспечивает четыре режима работы, которые выбираются переключателем. Предусмотрено раздельное регулирование уровней приёма и передачи, сигналы в линии отображаются стрелочным индикатором.

Внешний вид телефонной приставки показан на фото:

 shemu1

Приставка может устанавливаться на компьютерном или рабочем столе, в ванной комнате или на кухне, на прикроватной тумбочке в спальне и т.п. Использование приставки избавляет от необходимости нажимать какие-либо кнопки для ответа на поступивший звонок (как на телефонах с режимом «свободные руки») или снимать с аппарата трубку и прижимать её плечом к уху, если в момент звонка вы чем-то заняты. Не требуется никаких манипуляций и по окончанию разговора – отбой соединения приставка также выполнит автоматически.

Устройство может работать в одном из четырёх режимов:

Режим 1. «ОТКЛЮЧЕНО». Может применяться, когда пользователь отсутствует, а звонки должны поступать, например, на автоответчик;
Режим 2. «РУЧНОЙ».  Позволяет подключиться к телефонной линии из режима «ОТКЛЮЧЕНО» и вести разговор после того, когда линия АТС уже занята, например, если ведется разговор с параллельного телефона, сработал автоответчик или АОН;
Режим 3. «АВТОМАТИЧЕСКИЙ». Это основной режим работы, при котором автоматически устанавливается соединение и ведётся разговор, по завершению которого, соединение автоматически разрывается;
Режим 4. «ИНФОРМАТОР». При входящем вызове линия АТС автоматически занимается и позвонившему абоненту передаётся ранее записанное сообщение (OGM), после чего соединение автоматически разрывается.

Принципиальная схема приставки показана на рисунке:

11

 

Технические характеристики приставки:

Линия АТС:

  1. напряжение на клеммах «линия АТС» устройства после установления соединения Uлин=9В;
  2. ток линии после установления соединения Iлин=34мА;

Источник питания:

  1.  три батареи типоразмера «АА» с общим напряжением Uпит=4,5В;
  2.  минимальное напряжение питания Uпит.мин=3,0В;
  3.  ток потребления при Uпит=4,5В в не активированном состоянии не более Ist.by =1мкА;
  4.  ток потребления при Uпит=4,5В в активированном состоянии во всех режимах, кроме режима «ОТКЛЮЧЕНО»   и минимальной громкости не более Iраб=15мА;
  5.  ток потребления при Uпит=4,5В в активированном состоянии во всех режимах, кроме режима «ОТКЛЮЧЕНО» и максимальной громкости  не более Iраб=45мА;
  6.  ток потребления при Uпит=4,5В при нажатии кнопки «ЗАПИСЬ» не более Iзап.сообщ=25мА;
  7.  ток потребления при Uпит=4,5В при нажатии кнопки «ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ» не более Iвоспр.сообщ=33мА;

Работа устройства:

1. Подключение источника питания.
Условимся, что переключатель SA1 «РЕЖИМ» находится в положении, показанном на схеме. При установке батарей все элементы схемы, подключенные к точке «а», получат питание. Тогда через дифференцирующую цепь С4-R7 триггер DD2.1 установится в «нулевое» состояние. С вывода 2DD2.1 лог.1 установит триггер DD2.2 также в «нулевое» состояние. В результате через R30 ключ питания VT4 закрыт - элементы схемы, подключенные к точке «б» обесточены, транзистор VT3 закрыт, поэтому, закрыт и ключ линии VT2 – линия АТС не занята. С вывода 12DD2.2 лог.1 установит счетчик DD3.1 в начальное состояние (на всех выходах лог.0), а с вывода 13DD2.2 лог.0 запретит работу тактового генератора DD1.2. За время не более Т=1сек зарядится С15 и счетчик DD3.2 установится в исходное состояние (на всех выходах лог.0).

2. Запись и проверка информационного сообщения (OGM).
В качестве энергонезависимой памяти речевых сообщений использован чипкордер DD4 типа ISD1620. Микросхема позволяет записывать сообщения длительностью от 13сек. до 40 сек. Длительность задаётся резистором R48 и при его номинале R=67К составляет 17 секунд. Типовой ток потребления в не активированном состоянии не превышает Ist.by=0,5мкА. Для записи нажимают и удерживают кнопку SB2 «ЗАП». Через развязывающий диод VD14 затвор VT4 подключается к минусу питания, и транзистор открывается. На входе 2DD4 также низкий уровень напряжения и чипкордер активируется в режиме записи. Светодиод HL3 включается и можно произносить фразу. Сообщение, например, «Соединение установлено. Дождитесь моего ответа. Если я не отвечаю, то положите трубку» произносят в микрофон BM1. Через С26 и С27 сигнал с микрофона поступает в чипкордер и записывается. Транзистор VT15 закрыт, поэтому на входе 3DA2 высокий уровень напряжения с резистора R46 и ток потребления микросхемой DA2 не превышает Ist.by=500мкА. В конце сообщения кнопку SB2 отпускают, светодиод HL3 гаснет и DD4 переходит в состояние «st.by». Чтобы проверить запись, нажимают и удерживают кнопку SB3 «ВОСПР». Через развязывающий диод VD13 транзистор VT4 открывается, и питание поступает на УМЗЧ DA3. Чипкордер активируется в режиме воспроизведения и с его выхода 13DD4 аудиосигнал через R49, C41, С42 и R58 поступает на вход 4DA3 – из динамика BF1 звучит записанное сообщение. Пока длится сообщение, светодиод HL3 мигает, указывая на режим воспроизведения. Транзистор VT10 закрыт и не оказывает влияния на сигнал. Микросхема DA2 также остаётся выключенной высоким уровнем напряжения на 3DA2. По завершению воспроизведения  светодиод HL3 гаснет, DD4 переходит в состояние «st.by» и кнопку SB3 можно отпустить.

3. Режим «ОТКЛЮЧЕНО».
Режим установлен при положении переключателя SA1, показанном на схеме, т.е. когда контакты 1-3 во всех секциях SA1 замкнуты. При входящем вызове переменное напряжение амплитудой U=90…120В выделяется с линии разделительными конденсаторами С1, С7 и через R1, R6 поступает на диодный мостик VD4. Через резистор R9 выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6 и ограничивается на уровне не более Uстаб=4,0В. Конденсатор С9 сглаживает пульсации, а резистор R14 способствует быстрой разрядке С9 по окончанию посылки вызова. Таки образом на резисторе R14 формируется «огибающая» вызывного напряжения с необходимой амплитудой. Через R16 напряжение «огибающей» должно поступить на узел включения устройства (DD2.1, DD1.1 и DD2.2), но контактами 1-3SA1 нижний вывод R16 подключен к общему проводу схемы, поэтому приставка не реагирует на входящий вызов, и, следовательно, не включается.

4. Режим «РУЧНОЙ»
Режим устанавливается, когда SA1 переводят в положение замкнутых контактов 1-2. Затвор VT4 подключается к общему проводу, транзистор открывается и на элементы схемы, подключенные к точке «б» поступает питание. Через R13 затвор транзистора VT2 также подключается к минусу питания. Транзистор открывается и к линии подключается нагрузка – транзистор VT16. Линия занимается и можно вести разговор. Через развязывающие диоды VD15, VD16 вход 12DA2 (дополнительно через замкнутые контакты 4-5SA2) и вход 3DA2  через замкнутые контакты SA1 подключены к минусу питания, поэтому микросхема спикерфона DA2 работает обычным образом. Микросхема DA2 типа ЭКР1436ХА2, производимая НПО «ИНТЕГРАЛ» в г. Минске (аналоги: КР1064ХА1 – АО «СВЕТЛАНА, г. С-Петербург; МС34118 - «MOTOROLA»), представляет собой управляемый голосом усилитель для телефонных аппаратов. Микросхема выпускается давно, подробна описана в литературе по телефонии и в устройстве применяется по типовой схеме включения, поэтому, здесь рассматриваться не будет. Переменными резисторами R39 и R55 регулируют уровни соответственно передачи и приёма. Элементы С61, R66, R67, R68 и С62 – балансная цепь, согласующая устройство с импедансом телефонной линии. Составной транзистор VT16 модулирует линию с частотой речи. Постоянный ток линии (ток удержания) зависит от положения движка подстроечного резистора R62, который задаёт положительное смещение на базе транзистора, подаваемое с фильтра R61-C45.

Сигнал с линии, проходя через разделительный С16 и резистор R17, ограничивается диодами VD7 и VD8 на уровне не более Uразг=0,8В, затем усиливается по амплитуде каскадом на VT8. С коллектора VT8 усиленный сигнал детектируется диодами VD10, VD11 и сглаживается конденсатором С25. Стрелочный индикатор PV1 отображает уровень сигналов (приём или передача) в линии. Когда напряжение на конденсаторе С25 достигает Uзар=1,5В, то начинает открываться VT13, в цепь стока которого включен светодиод HL2. Светодиод вспыхивает с яркостью, зависящей от уровня сигнала в линии. При нажатии на кнопку SB1 «БАТ», индикатор покажет уровень напряжения батарей.

Если потребуется чтобы абонент вас не слышал, то переключатель SA2 «MUTE» переводят в положение, когда замыкаются контакты 4-6 и 1-3. В этом случае на вход 12DA2 с резистора R37 поступит высокий уровень напряжения и микрофонный усилитель в составе DA2 (вход 11DA2 и выход 10DA2) отключится. Так как транзистор VT12 открыт лог.1-цей с выхода 3DD1.2, то светодиод HL3 включится (через замкнутые контакты 1-3SA2) и покажет отключенное состояние микрофона. В этом случае индикатор PV1 будет отображать только уровень принимаемого сигнала.

Завершают телефонный разговор  в режиме «РУЧНОЙ» переводом устройства в режим «ОТКЛЮЧЕНО». Если микрофон остался выключенным, то светодиод HL3 свечением напомнит о необходимости вернуть SA2 в исходное положение.

5. Режим «АВТОМАТИЧЕСКИЙ»
Режим устанавливается при положении переключателя SA1, когда во всех секциях замкнуты контакты 1-4. С началом посылки вызова на вход 6DD2.1 поступит высокий уровень напряжения и переключит триггер DD2.1 в «единичное» состояние. С выхода 2DD2.1 лог.0 через R30 откроет транзистор VT4 и на элементы схемы, подключенные к точке «б», поступит напряжение питания. Этот же лог.0 с выхода 2DD2.1 поступит на вход 10DD2.2 и разрешит работу триггера DD2.2. По окончании посылки вызова элемент DD1.1 сформирует лог.1 на тактовом входе 11DD2.2 и триггер DD2.2 переключится в «единичное» состояние. Лог.1 с выхода 13DD2.2 поступит на затвор VT3 и откроет этот транзистор, вследствие чего откроется VT2. Телефонная линия занимается. С выхода 13DD2.2 лог.1 также поступит на вход 1DD1.2 и разрешит работу тактового генератора, формирующего импульсы с периодом следования Т=0,5сек. С выхода 12DD2.2 лог.0 разрешит работу счетчика DD3.1, на тактовый вход 2DD3.1 которого поступают импульсы от генератора DD1.2. Счетчик подсчитывает эти импульсы.
С первым импульсом лог.1 появится на выходе 3DD3.1, который никуда не подключен. Это значит, что сформируется пауза, равная длительности одного такта, необходимая для завершения переходных процессов, возникающих при коммутации линии АТС. При втором импульсе лог.1 появится на выходе 4DD3.1 и поступит на вход 9DD1.3. На второй вход 8DD1.3 поступают импульсы с RC-генератора (вывод 5DA1) в составе тонального декодера DA1 типа LMC567CN. Элементами R5, R3 и С5 задана частота Fген=850Гц. С выхода 10DD1.3 через R20 и разделительный С21 импульсы поступают на базу VT16  и передаются в линию. На затворе транзистора VT15 лог.1 с выхода 1DD2.1, поэтому он открыт, следовательно, DA2 активирована и транслирует все сигналы с линии АТС на вход УМЗЧ DA3. На затворе транзистора VT14 лог.0, поэтому микрофон BM1 отключен.
Сигнал длится в течение двух тактов. С четвёртым импульсом лог.1 появляется на выходе 5DD3.1 и поступает на затвор VT11. Сигнал прекращается, а транзистор VT11 открывается и запускает воспроизведение записанного OGM. Для синхронизации работы тактового генератора DD1.2 и чипкордера DD4 используется выход УМЗЧ D-класса в составе DD4. ШИМ-сигнал с выхода 11DD4 поступает на затвор VT1. Транзистор, открываясь и закрываясь с частотой ШИМ-сигнала, поддерживает низкий уровень на входе 2DD1.2, не давая зарядиться конденсатору С8 до порога переключения элемента DD1.2. Транзистор VT10 открыт, поэтому сигнал с выхода 13DD4 не поступает на вход 4DA3. По окончанию воспроизведения генератор DD1.2 продолжит работу и в течение двух тактов опять звучит сигнал. Таким образом, при входящем вызове линия автоматически занимается и позвонивший слышит сигнал, после которого информационное сообщение, затем опять сигнал. С восьмым тактовым импульсом лог.1 появляется на выходе 6DD3.1 и поступает на вход 1DD3.1.
Счет импульсов запрещается и счётчик DD3.1 остается в таком состоянии до завершения разговора. Через резистор R25 лог.1 поступает на затвор VT14 и микрофон включается. Так же, как в режиме «РУЧНОЙ», индикатор отображает уровень сигналов в линии. Для отключения микрофона также используют SA2 «MUTE», но, в отличие от режима «РУЧНОЙ», на затвор VT12 теперь поступают импульсы с тактового генератора, поэтому светодиод HL3 будет мигать.

5.1 Реле времени и детектор речи.
В положении переключателя SA1, когда замкнуты контакты 1-4, минусовая обкладка конденсатора С20 подключается к минусу питания и вместе с элементами R21, VD9, DD1.4 конденсатор образует реле времени с выдержкой порядка Т=20сек. Это время определяет максимальную паузу в разговоре. Если позвонивший и отвечающий абоненты молчат, то через Т=20сек. приставка автоматически отключится от линии. Если в линии одновременно отсутствуют сигналы приёма и передачи, то С20 зарядится до порога переключения элемента DD1.4 и на его выходе появится лог.0. Конденсатор С22 преобразует лог.0 в импульс с низким уровнем, который поступит на вход 11DD2.2. Триггер DD2.2 работает в счетном режиме, поэтому, по заднему фронту импульса в триггер с входа 9DD2.2 запишется лог.0 и он установится в исходное «нулевое» состояние. Лог.0 с выхода 13DD2.2 поступит на затвор VT3 и закроет его, следовательно, закроется ключ линии VT2 и соединение разорвётся. С выхода 12DD2.2 лог.1 с небольшой задержкой, определяемой элементами R4-С3, поступит на вход 3DD2.1. Вход 5DD2.1 постоянно подключен к минусу питания, поэтому в триггер DD2.1 запишется лог.0 и он переключится в начальное «нулевое» состояние. С выхода 2DD2.1 через R30 лог.1 поступит на затвор VT4. Транзистор закроется и питание с точки «б» отключится. Соответственно, перестанет работать тактовый генератор DD1.2, а счетчик DD3.1 сбросится. Устройство вернётся в состояние ожидания вызова. Если хотя бы один абонент разговаривает и пауза между фразами не превышает Т=20сек, то сигнал с ограничителя уровня VD7-VD8 через разделительный С18 и резистор R22 поступает на детектор речи – транзистор VT5. На коллекторе VT5 формируются импульсы с высоким уровнем напряжения, длительность которых зависит от длительности фраз говорящих абонентов, а амплитуда от громкости речи. Через R29 импульсы поступают на затвор VT9. Если амплитуда импульсов не менее Uимп=1,5V, то транзистор VT9 открывается и свои переходом сток-исток шунтирует конденсатор С20. Происходит периодический «перезапуск» реле времени и «отсчёт» времени начинается сначала. Если микрофон отключен, то реле времени блокируется открытым транзистором VT14 через замкнутые контакты 4-6SA2, поэтому пауза в разговоре не приведёт к отключению устройства.

5.2 Детектор сигнала «занято»
В конце разговора позвонивший абонент укладывает трубку и в линии появляются короткие гудки, т.е. сигнал «занято». Стандартный сигнал «занято» представляет собой чередование импульсов и пауз с одинаковыми длительностями Т=0,3…0,4сек, уровнем от -5 до -30дБ и частотой импульсов F=425 +/-25Гц. Наличие этого сигнала определяет схема детектора на элементах DA1, DD3.2, VT7 и формирует команду отключения приставки. Сигналы линии снимаются с движка подстроечного резистора R2 и через С6 поступают на вход 3DA1. Тональный декодер DA1 из всего частотного спектра выделяет и декодирует только сигналы с частотой F=425Гц. После декодирования на выходе 8DA1 формируются импульсы с низким уровнем, под действием которых через R12 конденсатор С15 разряжается. За время следования импульсов конденсатор С15 через R15 не успевает зарядиться до высокого уровня, поэтому на входе 15DD3.2 удерживается низкий уровень напряжения. Работа счетчика DD3.2 разрешена и он начинает подсчитывать импульсы, поступающие от тактового генератора DD1.2. При достижении счётом 8-ми на выходе 14DD3.2 появляется лог.1 и транзистор VT7 открывается. На входе 11DD2.2 устанавливается лог.0. Такое состояние продлится, пока счетчик DD3.2 не досчитает до 15-ти. После этого на выходе 14DD3.2 лог.1 сменится лог.0-м, транзистор VT7 закроется и на входе 11DD2.2 сформируется перепад от низкого уровня напряжения к высокому по которому триггер DD2.2 переключится в исходное «нулевое» состояние. Это приведет к отключению от линии АТС и снятию питания в точке «б». Устройство вернётся в состояние ожидания вызова. Частотный спектр речи также может содержать сигналы с частотой F=425Гц, которые будут декодироваться. Но, в отличие от сигнала «занято» они появляются хаотично или редко, поэтому, конденсатор С15 через R15 будет успевать заряжаться до высокого уровня напряжения между импульсами и счетчик DD3.2 периодически будет сбрасываться. Появление сигналов с частотой F=425Гц в процессе разговора отображает светодиод HL1, подключенный к выходу 11DD3.2 через усилитель тока VT6.

Закончить телефонный разговор принудительно можно, если нажать и отпустить кнопку SB1 «СБРОС», при этом произойдёт такой же процесс, как при открытии и закрытии VT7.

6. Режим «ИНФОРМАТОР»
Устанавливается, если переключатель SA1 в положении, когда во всех секциях замкнуты контакты 1-5. Для этого режима рекомендуется переписать информационное сообщение. Например, «Это телефонный информатор. Перезвоните мне на сотовый телефон». Процесс занятия линии при входящем вызове, формирование сигналов и сообщения происходит так же, как в режиме «АВТОМАТИЧЕСКИЙ». Разница в том, что замкнутые контакты 1-5SA1 к минусу питания подключают катод диода VD12, при этом конденсатор С20, наоборот, от минуса питания отключается. В этом случае через диод VD12 шунтируется затвор VT9. Транзистор постоянно закрыт и не оказывает влияния на элемент DD1.4. После информационного  сообщения лог.1 появляется на выходе 6DD3.1 и через R21 сразу поступает на входы 5,6DD1.4 (конденсатор С20 отключен). С выхода 4DD1.3 лог.0 преобразуется в импульс и далее происходит процесс отключения приставки. Таким образом, после сообщения приставка сразу отключается от линии АТС.

Если режим «ИНФОРМАТОР» рассматривать как дополнительную опцию, в которой нет необходимости, то элементы, выделенные синим цветом из схемы можно удалить, а переключатель SA1 применить с меньшим числом положений. В этом случае в режиме «АВТОМАТИЧЕСКИЙ» сигналы прозвучат друг за другом.

В заключение темы несколько фрагментов сборки устройства.

Вертикальное исполнение устройства занимает меньше места на столе, поэтому специально для приставки был приобретён дешёвый китайский приёмник, выполненный в виде небольшой звуковой колонки, от которого используется только корпус. После разборки корпус подготавливается для размещения в нём схемы устройства. Сверлятся необходимые отверстия для переключателей, светодиодов и телефонных разъёмов типа «RJ», приклеиваются крепёжные стойки для плат, изготавливаются фальшпанели для переменных резисторов и для кнопок устанавливается стрелочный индикатор, переключатели и т.д.

shemu2

shemu3

shemu4

shemu5

shemu6

После монтажа всей схемы сборка корпуса:

shemu7

 

shemu8

После сборки остаётся установить батарейки и устройство готово к работе:

shemu9

 

shemu10

Видеоролик. Работа устройства в разных режимах.

 

ИНДИКАТОР УРОВНЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ НА LM3914 - 5.0 out of 5 based on 3 votes

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для индикации выходной мощности УМЗЧ в кассетном магнитофоне «РОМАНТИК-306». УМЗЧ магнитофона при питании от сети ~220V развивает мощность до 3,5W, при этом выходное напряжение встроенного БП на конденсаторе фильтра после диодного моста и трансформатора имеет значение +17V. 

 индикатор уровня мощьности

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для индикации выходной мощности УМЗЧ в кассетном магнитофоне «РОМАНТИК-306». УМЗЧ магнитофона при питании от сети ~220V развивает мощность до 3,5W, при этом выходное напряжение встроенного БП на конденсаторе фильтра после диодного моста и трансформатора имеет значение +17V. Напряжение подается на стабилизатор, в котором уменьшается и стабилизируется на уровне +6,2V. Это напряжение используется для питания универсального (ВОСПР/ЗАПИСЬ) усилителя и двигателя в кинематике. Батарейное питание магнитофона Uбат=9,0V, которое обеспечивают шесть батареек «ЭЛЕМЕНТ 373» или аналогичные батарейки. При питании от батарей нормальная работа магнитофона сохраняется при снижении напряжения до 6,0V.

К стабилизатору 6,2V подключается вход питания +U (выв.3) микросхемы LM3914, при этом на выходе +Uоп (выв.7) формируется опорное напряжение +1,254V. Вход верхнего предела измерения Uверх (выв.6) соединён с выходом +Uоп, а входы –Uоп (выв.8) и Uниз (выв.4) подключены к общему проводу схемы (минусу питания). Это значит, что микросхема на своем входе IN (выв.5) будет измерять уровень напряжения от 0V до 1,254V.

Ток при напряжении питания 6,2V в статичном режиме (на входе нет сигнала) немногим более Ist.by=3mA. Резистор R7 задает рабочий ток светодиодов HL1-HL10, т.е. определяет их яркость.

Сигнал снимают с динамической головки магнитофона, на которой выходное напряжение при максимальной громкости достигает 3V (или немного больше) от пика до пика. Резистор R1 ограничивает ток через диоды VD1-VD4, которые составлены из кремниевых и германиевых диодов. Диоды ограничивают напряжение на уровне не более 1,0…1,2V. Далее через подстроечный резистор R2 и конденсатор С1 сигнал поступает на выпрямитель VD1, VD2. Конденсатор С2 определяет динамичность переключения светодиодов HL1-HL10. Резистором R2 настраивают напряжение на входе микросхемы IN так, чтобы при максимальной громкости загорался последний светодиод HL10. Переключателем SA1 (без фиксации) можно проверить напряжение источника питания магнитофона. Левый вывод резистора R3 подключают в точку, к которой подключаются батареи и сетевой БП. Резистор R4 настраивают таким образом, чтобы при питании магнитофона от встроенного БП (+17V, на схеме +10V, т.к. в магнитофоне был установлен дополнительный стабилизатор 17V/10V, чтобы понизить напряжение на входе стабилизатора +6,2V) горел светодиод HL10. Тогда при отключении сетевого шнура индикатор покажет текущее напряжение батарей (+9,0V…6,0V). Переключатель SA2 – могут быть контакты реле, которое при питании от батарей не работает, а при питании магнитофона от сети ~220V срабатывает и переключает контакты. Следовательно, при питании от встроенного БП будет режим «СТОЛБИК», а при питании от батарей – режим «ТОЧКА». Таким образом, при питании от батарей ток потребления индикатором не превысит 8mA. Нижний вывод переключателя SA2 можно подключить к выходу стабилизатора +6,2V, либо к конденсатору фильтра БП, тогда подстроечным резистором R6 надо настроить напряжение на входе MODE (выв.9) на уровне 6,2V.

Индикатор можно использовать и с более мощными УМЗЧ, тогда соответственно увеличивают R1, чтобы ток через диоды не превысил максимально допустимый.

                                                                                                                                

Страница 1 из 3
 

Топ

ТЕЛЕФОННАЯ…

Приставка-спикерфон предназначена для громкоговорящей телефонной связи. Занятие линии АТС…

Управление…

Автор разработал программу и устройство для управления различными электро и…

Импульсный…

Импульсный преобразователь сетевого напряжения Применение импульсного преобразователя…

Цифровой…

Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения…
500 схем для радиолюбителей - Подборка книг (DJVU)

500 схем для…

1. 500 схем для радиолюбителей. Приемники2. 500 схем для радиолюбителей. Усилители…

Вольтамперметр на…

Pахотел повторить, но буржуй просил за прошитый МК 14 евро, было принято решения догнать…

Программатор PicKit2

PICkit 2 это простой USB программатор для микроконтроллеров PIC, микросхем памяти и…

Импульсный блок…

Импульсный блок питания 180Вт Мощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение…

Эмулятор ключей…

Назначение. Устройство предназначено для считывания, хранения и эмуляции ключей домофонов…

Ремонт импульсного…

Вскрытие корпуса БП:Начинаем проверку, особо обращая внимание на поврежденные, изменившие…

ЛЕГЕНДАРНАЯ «СДУ С…

В 1984 году журнал РАДИО опубликовал схему СДУ, в которой использовался принцип цифрового…

ИНДИКАТОР УРОВНЯ…

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для…