Справочник радиолюбителя

Неработающие звуковые сигнализаторы. Опыт исправления ошибок

Человеку свойственно ошибаться, однако надо стремиться не только не допускать новых ошибок, но и иметь мужество признавать совершенные. В первую очередь, это касается авторов, публикующих свои или чужие, что, к сожалению, нередкость, разработки и идеи. Такая жизненная позиция влияет не только на престиж авторов, но и на итоги работ «потребителей» их «продукции». Ведь авторы работают для других людей и об этом не должны забывать.

В последнее время очень часто в массовой радиолюбительской литературе встречаются ошибки и просчеты авторов. Виноваты в этом, конечно, в первую очередь, сами авторы, поскольку до публикации не проводят экспериментальную проверку своих конструкций. В итоге предполагаемое они преподносят читателям как действительное и, подчас, ошибаются, но упорно тиражируют свои ошибки в самых различных изданиях. В этом отношении показательна публикация [1].

В этой статье была описана простейшая схема реле времени на полевом транзисторе. После подачи напряжения питания 12 В на схему (рис. 1) начинает заряжаться конденсатор С1 через резистор R1. По прошествии определенного промежутка времени потенциала на конденсаторе С1 должно было оказаться достаточно для отпирания транзистора VT1. Бузер НА1 со встроенным генератором НЧ должен был быть активирован и излучать звук. Теоретически «должен», но практически он этого делать не будет. И вот почему.

Всем известно, что полярные электролитические конденсаторы имеют значительную утечку по сравнению с неполярными конденсаторами, например керамическими. Утечка зависит от многих факторов. В том числе:

• от фирмы-изготовителя конденсаторов;

• срока и условий хранения конденсаторов;

• температуры окружающей среды;

• от номинальной емкости конденсатора и много другого (чем больше емкость конденсатора, тем больше его утечка).

Ориентировочно можно определить утечку несколькими способами. Простейший из них для радиолюбителей – это измерить тестером сопротивление утечки конденсатора. При этом в момент подключения к тестеру, например, DT-830B на пределе 2 МОм показания прибора будут увеличиваться практически от О до 300 кОм и более. Чтобы ускорить процесс измерений, можно предварительно зарядить измеряемый электролитический конденсатор, например, от батареи «КРОНА-ВЦ» до 9 В, а потом подключить его к омметру с соблюдением полярности.

Есть и другой способ. Измерить микроамперметром ток заряда конденсатора от источника постоянного напряжения 5… 12 В. При этом в цепь заряда включается ограничительный резистор сопротивлением, например, 20…51 кОм. Параллельно микроамперметру и ограничительному резистору включается тумблер.

Первоначально тумблер должен быть замкнут. При этом мгновенно измеряемый конденсатор заряжается до напряжения батареи, но микроамперметр защищен от повреждения, так как закорочен. Далее тумблер размыкают, через конденсатор и микроамперметр потечет ток, ограниченный защитным резистором.

В экспериментах по определению тока утечки конденсатора использовался стабилизированный источник питания на 12 В, защитный резистор имел сопротивление 51 кОм. Проверялись более двадцати не бывших в употреблении, с минимальным сроком хранения после покупки импортных электролитических конденсатора различных фирм-производителей емкостью 2200 мкФ и рабочим напряжением 16…35 В. Их ток утечки колебался от 55 до 95 мкА.

Зная ток подзаряда конденсатора до компенсации его тока утечки и напряжение источника питания (напряжение на конденсаторе), можно примерно вычислить сопротивление утечки конденсатора.

Полученные значения весьма разнятся в зависимости от метода измерений, но примерно можно быть уверенным, что сопротивление электролитического конденсатора большой емкости (1000… 10000 мкФ) не превышает 250…500 кОм.

Теперь допустим, что сопротивление постоянному току электролитического конденсатора С1 емкостью 2200 мкФ примерно равно 470 кОм. Сопротивление зарядного резистора R1 в схеме рис.1 [1] равно 4,7 МОм. Значит, от автомобильного аккумулятора напряжением 12 В конденсатор С1 зарядится через R1 до 1,2 В. Рекомендованный автором [1] полевой транзистор VT1 КП304А имеет по техническим условиям (ТУ) [2] напряжение отсечки не менее 5 В и в данной схеме (с указанными номиналами радиокомпонентов) работать не должен.

Транзисторы КП103Е, Ж, И, КПЗОЗА, Б, Ж имеют подходящее для данной схемы напряжение отсечки и могли быть применены, но их допустимый ток стока намного меньше необходимого (50 мА) для работы бузера.

Современные широко распространенные транзисторы КП 501А, Б имеют напряжение отсечки по ТУ 1…3 В, но они имеют другой по сравнению с КП304А тип проводимости. Их применение потребует незначительной модификации схемы (рис.2). Диод VD1 и резистор R3 предназначены для разряда конденсатора С1 после отключения питания схемы.

Полевые транзисторы типа КП504А по справочным данным имеют напряжение отсечки порядка 0,6…1,0 В, и их применение в схеме рис.2 еще более перспективно.

В схеме рис.3, повторяющей схему рис.1 [1], автор вместо полевого транзистора использовал компараторы микросхемы таймера DA1 типа КР1006ВИ1.

Ее импортный аналог – микросхема таймера серии 555. Для этой микросхемы переключение ее состояний происходит при напряжении на конденсаторе С1 более 2/3 величины напряжения питания схемы, т.е. в данном случае, более 8 В. Экспериментально было подтверждено, что схема работоспособна при значении R1 менее 2 МОм, если емкость конденсатора С1 равна 2200 мкФ. Внешний вид макета, собранного по рис.3, показан на фото 1. На рис.4 показан рисунок печатной платы, а на рис.5 – расположение радиокомпонентов на ней.

Следует обратить внимание читателей на совершенно неоправданное в данном случае использование автором [1] в схеме рис.3 диодов VD1 и VD2. Из макета они были удалены, а на плате диод VD2 заменен перемычкой (рис.6 и фото 2).

Перспективным для схемы рис.3 является уменьшение величины сопротивления зарядного резистора R1, поскольку при сопротивлении более 2,2 МОм схема была неработоспособной. При его значении 1,5 МОм и ем

кости конденсатора С1 2200 мкФ выдержка времени во время экспериментальной проверки схемы составила 1 ч 10 мин. Если использовался резистор R1 сопротивлением 1 МОм, то выдержка времени таймером составляла около 45 мин.

Схема рис.7 была опубликована тем же автором, что и [ 1 ], но примерно через год и в другом журнале [3]. Увы, и она оказалась неработоспособной при экспериментальной проверке (фото 3). Если в данной конструкции непосредственно к номиналам узла таймера претензий нет (узел работоспособен), то явной ошибкой автора является указанный им номинал 220 кОм балластного сопротивления R3 сетевого выпрямителя-стабилизатора. При напряжении сети 220 В его выходной ток составляет не более 1 мА. Сколько же может работать бузер НА1, которому требуется ток около 50 мА, если «накопительный» конденсатор С2 имеет емкость по схеме 10 мкФ? Да, ни сколько…

Для обеспечения работоспособности бузера НА1 сопротивление резистора R3 должно быть уменьшено примерно до 5 кОм, а номинал конденсатора С2 увеличен до 470 мкФ (рис.8). На макете (фото 4) были использованы два опрессованных керамикой параллельно соединенных резистора 10 кОм / 5 Вт, но даже в таком варианте их нагрев был весьма ощутимым. Печатная плата и расположение деталей на ней показаны на рис.9 и рис.10.

После отключения питания схемы конденсатор С1 должен быть разряжен, чтобы подготовиться к следующему циклу включения. Для ускорения этого процесса целесообразным было введение в схему диода VD3 и резистора R4.

Исключить бесполезный нагрев балластного сопротивления стабилизатора питания схемы можно, если вместо гасящего резистора использовать конденсатор постоянной емкости СЗ (рис.11). Резистор R4 ограничивает ток заряда конденсатора СЗ при включении схемы в сеть, а резистор R5 разряжает этот конденсатор после отключения сети. Это необходимо по правилам техники безопасности.

Внешний вид макета, собранного по схеме рис.11, показан на фото 5, рисунок печатной платы устройства – на рис. 12, а расположение деталей – на рис.13.

Оправдано и использование в схеме двухполупериодного (мостового) выпрямителя сетевого напряжения (рис.14). Это позволяет уменьшить емкость балластного конденсатора СЗ, например, до 0,33…0,47 мкФ вместо 0,68 мкФ как на рис.11. Топография печатной платы показана на рис.15, а расположение радиокомпонентов на печатной плате – на рис.16, внешний вид макета – на фото 6.

Во всех макетируемых схемах использовался имевшийся в наличии активный излучатель звука со встроенным генератором (бузер) типа КРХ-1209А с номинальным напряжением питания 9 В. Если в наличии имеется другой тип бузера, то следует учитывать, что для подавляющего большинства типов две последние цифры номера бузера обозначают его номинальное напряжение питания.