На элементах DD1.1, DD1.2 собран задающий генератор с частотой 500 Гц. Делитель на DD2 формирует две импульсные последовательности частотой 50 Гц со сдвинутыми на 180° фазами для управления силовыми ключами VT1 и VT2 двухтактного преобразователя. Чтобы избежать сквозных токов переключения, между выключением одного ключа и включением другого существует "мертвая зона" - 10% длительности периода.
При подаче высокого уровня (логической "1") на вход "Блокировка" оба выходных ключа запираются.
Выходная мощность преобразователя ограничена мощностью силового трансформатора Т1 и максимальным допустимым током выходных транзисторов. Коэффициент трансформации силового трансформатора Кт=20. В качестве выходных транзисторов подойдут IRFZ34 (15 A), IRFZ44 и КП723A(30A), IRFZ46 (50 A). Для надежности нужно иметь двойной запас по току и тройной - по напряжению. Силовые цепи должны быть по возможности короче и выполнены проводами соответствующего сечения.
Предлагаемую схему преобразователя желательно дополнить схемами защиты и сервиса, включающими:
- защиту от остановки задающего генератора, она же блокировка;
- защиту выходных транзисторов от превышения напряжения на аккумуляторе свыше 15 В;
- защиту аккумулятора от глубокого разряда. Эта же схема служит индикатором напряжения аккумулятора. При 10 в светодиод VD9 гаснет, при 15 в светит в полную силу;
- защиту от неверного подключения, т.е. переполюсовки аккумулятора;
- автомат перехода на резервное питание при пропадании напряжения в сети, и возвращения на питание от сети при появлении сетевого напряжения.
Преобразователь потребляет в холостом режиме не более 7 мА.
Счетчик-распределитель К561ИЕ8 имеет вход сброса (вывод 13), высокий уровень на котором приводит микросхему в исходное состояние. При этом прекращается счет, и все выходы, кроме нулевого (вывод 3), сбрасываются в ноль. Оба выходных транзистора VT1 и VT2 при этом закрыты, т.е. преобразователь заблокирован.
Схема аварийной блокировки показана на. Конденсатор С4 заряжается через R13 до напряжения питания при отсутствии импульсов с выхода DD1.2 и подает логическую "1" на вход блокировки (вывод 13 DD2) через VD13. При нормальной работе преобразователя, на выходе "Сброс блокировки" (вывод 1 DD2) каждые 20 мс появляется логическая "1", которая через R11 открывает транзистор VT5 и разряжает С4, не давая тем самым сработать блокировке.
Защита от превышения напряжения на аккумуляторе. При превышении Ua>15 В открывается стабилитрон VD10, током через R9 открывается VT4 и подает логическую "1" через VD12 на вход блокировки. Эта блокировка нужна для предотвращения выхода из строя силовых транзисторов. Для защиты всей схемы параллельно С5 нужно включить стабилитрон КС515. Такой ситуации не возникнет, если зарядное устройство не окажется подключенным к преобразователю без аккумулятора. Лучше преобразователь и зарядное устройство подключать к АБ разными проводами.
Защита ДБ от глубокого разряда. Величина R7 подбирается таким образом, чтобы при Ua<10,5 В транзистор VT3 уже закрылся, светодиод VD9 погас, и через R8 и VD11 подалась логическая "1" на вход блокировки. С2 предотвращает блокировку в случае кратковременного понижения Ua.
Защита от неверного включения (переполюсовки) АБ. При аварийной блокировке на выводе 9 DD1.4 присутствует логическая "1", на выходе DD1.4 - "О". Транзистор VT6 закрывается, реле К1 отпускает и отключает АБ от силовой части преобразователя. В случае переполюсовки при подключении АБ реле К1 вообще не срабатывает.
Автомат переключения на резервное питание. В случае присутствия напряжения в сети, реле К2 включено, и своими контактами подключает нагрузку непосредственно к сети. Транзистор оптопары VU1 открыт, и через R14 подает логическую "1" на вход блокировки. Преобразователь при этом заблокирован.
При пропадании напряжения сети отпускает реле К2, переключая нагрузку на выход преобразователя. Закрывается транзистор оптопары, и появляется логический "О" на выводе 5 DD1.3. Тоща на выходе DD1.3-"1", положительный импульс открывает транзистор VT5, разряжается С5, со входа блокировки пропадает "1", и преобразователь запускается.
Выключатель S1 "Вкл" позволяет выключать преобразователь в том случае, когда при отсутствии напряжения в сети резервное питание не требуется;"+" питания поступает через выключатель S1 и R14 на вход блокировки. При размыкании контактов выключателя S1 происходит запуск преобразователя - так же как и после пропадания напряжения в сети.
Работая с повышающими преобразователями соблюдайте правила безопасности так как работа ведётся с опасным для организма напряжением!! Выходную вторичную обмотку в процессе наладки сборки желательно изолировать кембриками из резиновых трубочек во избежание случайного контакта.
Данная микросхема удобна для реализации различных схем, где необходимо поочерёдное переключение каких либо нагрузок. Приведённая схема обеспечивает поочерёдное включение девяти пар светодиодов, применение более мощных ключей позволит подключать лампы накаливания, светодиодные ленты, реле и пр.
Рассмотрим принцип работы: на логических элементах (2ИЛИ-НЕ) DD1.1 и DD1.4 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой 3-10 Гц, которая устанавливается подстроечным резистором R2, или подбором конденсатора C1, импульсы поступают на счётный вход микросхемы DD2. В момент включения устройства зарядный ток конденсатора С2 создаёт на резисторе R3 положительный импульс, который с помощью элементов DD1.2 и DD1.3 преобразуется в логическую единицу, далее он подаётся на вход сброса счётчика и счёт начинается всегда с 3 вывода (в противном случае при подаче питания, единица на выходах может установится произвольно). Как только единица «добежит» до вывода 11 счётчика, через элементы DD1.2 и DD 1.4 сбросит счётчик на начало и цикл повторится. При желании количество каналов можно уменьшить, перенеся сброс с 11 вывода на следующий за последним каналом.
Данная схема работала в спойлере авто (до встречи с ГАИ), пары светодиодов расположены с противоположных сторон, таким образом огни с двух сторон сбегаются в точку.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | Микросхема | К561ЛЕ5 | 1 | В блокнот | ||
| DD2 | Микросхема | К561ИЕ8 | 1 | В блокнот | ||
| VT1-VT9 | Биполярный транзистор | КТ315Б | 9 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 0.15 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 16В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 100 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Подстроечный резистор | 470 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3-R12 | Резистор | 1 кОм | 10 |
Для того, чтобы на выходе счетчика получить результат счета в десятичной системе нужно было собирать схему из двух микросхем - счетчика и дешифратора. Но кроме счетчиков и дешифраторов существует еще один тип микросхем - счетчики-дешифраторы, содержащие в одном корпусе и счетчик и дешифратор, подключенный на выходе счетчика. Одна из таких, наиболее распространенных микросхем, - К561ИЕ8 (или К176ИЕ8). Микросхема содержит двоичный счетчик, счет которого ограничен до 10-ти (при поступлении на его счетный вход десятого импульса счетчик автоматически переходит в нулевое состояние), и двоично-десятичный дешифратор, который включен на выходе этого счетчика (рисунок 1).
Микросхема К561ИЕ8 (К176ИЕ8) имеет такой же корпус как К561ИЕ10, но назначение выводов, естественно, другое (только выводы питания совпадают).
Рис.2
Для изучения функционирования микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8) соберите схему, показанную на рисунке 2. На микросхеме D1 выполнен формирователь импульсов, он точно такой же как и в экспериментах на занятиях №7 и №8.
Импульсы поступают на один из входов микросхемы D2, в данном случае на вход CP (вход положительных импульсов), при этом на второй вход CN (вход отрицательных импульсов) нужно подавать логическую единицу. Можно подавать импульсы и на вход отрицательных импульсов - CN, но для этого нужно на вход CP подать логический нуль.
Вход R служит для принудительной установки счетчика в нулевое состояние (на вход R подается единица кнопкой S2), при этом на выходе "0" микросхемы D2 (вывод 3) будет единица, а на всех остальных - нули. Теперь нажимая на кнопку S1, при помощи мультиметра Р1 (или вольтметра, тестера) проследите за изменением уровней на выходах микросхемы.
Единица будет на том выходе, номер которого соответствует числу импульсов, поступивших на вход счетчика (числу нажатий на S1). То есть, если начали с нуля, то после каждого нажатия на S1 единица будет перемещаться" на следующий выход. И как только дойдет до 9-го (вывод 11), при следующем нажатии на S1 снова перейдет на ноль.
Микросхема К561ИЕ8 считает до 10-ти (от нуля до девяти, и при девятом импульсе переходит на нуль), но может потребоваться счет до другого числа, например до 6-ти. Ограничить счет этой микросхемы очень просто, нужно соединить проводом её вход R (вывод 15), с тем её выходом, на котором должен завершаться цикл счета.
В данном случае это выход 6 (вывод 5). Как только микросхема D2 досчитает до 6-ти, единица с этого её выхода поступит на её вход R и сразу же установит счетчик в нуль. Микросхема будет считать от нуля до 5-ти, и при поступлении шестого импульса переходить в ноль, и далее снова по кругу.
Таким образом, коэффициент пересчета (коэффициент деления) микросхемы К561ИЕ8 можно устанавливать предельно просто - соединением одного её выхода с её входом R.
Рис.3
Соберите схему, показанную на рисунке 3. Мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2 вырабатывает импульсы частотой 0,5-1 Гц, эти импульсы поступают на вход микросхемы D2, и на её выходах поочередно появляются единицы. Эти единицы зажигают светодиоды VD1-VD10. Получается что бежит световая точка сверху вниз (по схеме) - поочередно зажигаются светодиоды. В любой момент можно ограничить счет, - при помощи проводка соединить вход R с любым выходом, например с выводом 5.
У микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8) имеется еще один выход, обозначенный - "Р" - это выход переноса. Он необходим для того, чтобы организовать многоразрядную систему счетчиков, например, когда нужно считать не десять, а сто импульсов. Тогда одна микросхема будет считать единицы импульсов, а вторая десятки. Работает выход так: после установки нуля, на этом выходе будет единица, и так будет до тех пор пока микросхема не сосчитает пять импульсов, затем на этом выводе установится нуль, и будет до тех пор пока микросхема не досчитает до 10-ти и перекинется в ноль.
Получается так, что на этом выходе за весь период счета микросхемы формируется один отрицательный импульс, завершение которого говорит о том, что микросхема досчитала до 10-ти. Этот импульс можно подать на вход CN другой микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8), и эта другая микросхема будет считать десятки импульсов, поступивших на вход первой. А общий коэффициент пересчета составит 100. Можно включить и третью микросхему вслед за второй (счет до 1000), и четвертую вслед за третьей (счет до 10000), и т.д.
Преобразование двоичного кода в десятичный это хорошо, но как сообщить человеку в удобной форме, то какое число на выходе счетчика, - подключить к каждому выходу десятичного дешифратора по лампочке, и подписать на ней цифру? Согласитесь, это неудобно, хотя лет тридцать тому назад такой метод индикации был распространен.
Посмотрите внимательно на табло любых электронных цифровых часов. Под каждую цифру на табло есть поле, на котором расположены особым образом семь сегментов (не считая запятой), - либо светящиеся "черточки" - светодиоды (если табло светодиодное), либо флюоресцирующие катоды люминесцентных индикаторов, либо меняющие цвет "черточки" жидкокристаллического табло.
Микросхемы К176ИЕ8 и К561ИЕ8 - десятичные счетчики-делители. Они имеют 10 дешифрированных выходов QO...Q9. Схема счетчиков содержит пятикаскадный высокоскоростной счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.
Если на входе разрешения счета ЕС счётчиков К561ИЕ8 и К176ИЕ8 присутствует низкий уровень, то счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С. При высоком уровне на входе ЕС действие тактового входа запрещается и счет останавливается. При высоком уровне на входе сброса R счетчик очищается до нулевого отсчета.
На каждом выходе дешифратора высокий уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. Счетчик имеет выход переноса С вых. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 тактовых периодов и используется как тактовый сигнал для счетчика следующей декады. Максимальная тактовая частота для счетчиков К561ИЕ8 и К176ИЕ8 равна 2 МГц.
Длительность импульса запрета счета должна превышать 300 нс, длительность тактового импульса не должна быть меньше 250 нс. Время действия импульса сброса должно превышать 275 нс. Возможные логические и импульсные состояния счетчиков К561ИЕ8 и К176ИЕ8 сведены в таблицу.
Зарубежным аналогом микросхемы К561ИЕ8 является микросхема CD4017A .
| Количество разрядов | 5 |
| Входы управления | C,R,EC |
| Управление по входу С | , |
| Напряжение питания | 3...15 В | Время задержки распространения | 1700 нс |
| Частота входного сигнала | 2 МГц |
| Ток потребления при максимальном напряжении питания | 0,2 мА |
| Выходной ток низкого уровня | 0,18 мА |
| Температура окружающей среды | -45...+70 о С |
| Вход | Режим | ||
|---|---|---|---|
| R | C | EC | |
| 1 | Х | Х | Q0 = C вых = 1 |
