Акустический выключатель освещения — RadioRadar
Логика работы акустического включателя подобна счетному триггеру. Звуковой сигнал включает лампы, если они выключены, или выключает, если они включены. В паузах между сигналами состояние ламп остается неизменным.
Рис. 1
Схема выключателя изображена на рис. 1. EL1 — одна или несколько соединенных параллельно ламп (накаливания или «энергосберегающих») суммарной мощностью до 1000 Вт, которыми управляет выключатель. Благодаря применению экономичных микросхем К154УД1А [1] и HEF4013BP [2] активная составляющая тока, потребляемого от сети при выключенной лампе, — всего 0,88 мА. Как показала практика, включение лампы в цепь постоянного, выпрямленного диодным мостом VD1, а не переменного тока, обеспечивает лучшую помехоустойчивость устройства.
Выпрямленное этим мостом напряжение после гашения его избытка резистором R7, ограничения стабилитроном VD4 на уровне 10 В и сглаживания конденсатором С1 использовано и для питания микросхем.
Конденсатор С6 в цепи их питания подавляет высокочастотные помехи. Благодаря малому потребляемому току мощность, рассеиваемая на резисторе R7, не превышает 0,25 Вт. Конденсатор СЗ заметно снижает вероятность ложных срабатываний выключателя устройства от помех, проникающих из электросети. Это подтверждено экспериментально.
ОУ DA1 усиливает поступающие с микрофона ВМ1 сигналы. Коэффициент усиления, от которого зависит порог срабатывания, регулируют под-строечным резистором R4. Поскольку соединение инвертирующего входа ОУ с общим проводом по постоянному току разорвано конденсатором С4, постоянная составляющая напряжения на этом входе и на выходе ОУ всегда равна такой же составляющей напряжения на неинвертирующем входе ОУ. Подборкой резистора R1 в цепи питания микрофона ВМ1 ее устанавливают приблизительно равной половине напряжения питания ОУ. Это дает возможность получить максимальный размах переменного напряжения на его выходе. Конденсаторы С2 и С5 формируют АЧХ усилителя, подавляя высокочастотные составляющие сигнала.
На диодах VD2 и VD3 собран амплитудный детектор переменной составляющей сигнала. Резистор R5 замедляет нарастание напряжения на конденсаторе С8, предотвращая срабатывание выключателя от слишком коротких акустических сигналов. Через резистор R6 конденсатор С8 разряжается по окончании сигнала.
Как только напряжение на конденсаторе С8 превысит пороговое для входа С триггера DD1.1 значение (около 5 В), триггер приводит свои выходы в состояние, соответствующее логическому уровню на входе D. Цепь R11С9 создает задержку приблизительно в 1 с между изменением логического уровня напряжения на инверсном выходе триггера и на его входе D. Поэтому состояние триггера изменяет только первый из серии импульсов, поступивших на вход С за время задержки. Этим устраняется непредсказуемость состояния выключателя после приема неизвестного заранее числа следующих один за другим звуковых импульсов, возникающих, например, в результате многократного отражения звука от стен помещения и находящихся в нем предметов.
Следует отметить, что тактовые входы триггеров микросхемы HEF4013BP, в отличие от аналогов (КР1561ТМ2, CD4013BCN), имеют характеристики переключения с гистерезисом, как у триггера Шмитта По этой причине заменять указанную микросхему аналогами нежелательно.
При включении питания цепь R8C10 формирует импульс, устанавливающий триггер DD1.1 в состояние с низким уровнем на выходе 1. Это необходимо, чтобы после включения устройства в сеть лампа EL1 оставалась выключенной до получения включающего ее сигнала. Не включится она самостоятельно и при восстановлении напряжения в сети после перебоя в электроснабжении.
Когда на выходе триггера DD1.1 установлен низкий уровень, такой же он и на входе S триггера DD1.2, так как диод VD5 открыт. В этой ситуации уровень на выходе 13 триггера DD1.2 остается низким независимо от уровня на входах С и D, поскольку на вход R подано напряжение высокого уровня.
При высоком уровне на выходе 1 триггера DD1.1 диод VD5 закрыт. Поступающее через резистор R10 на вход S триггера DD1.
2 пульсирующее напряжение (сетевое, выпрямленное мостом VD1) в начале каждого полупериода переводит триггер в состояние с высоким уровнем на выходе 13. Сигнал с этого выхода служит для тринистора VS1 открывающим. Обратите внимание, что между управляющим электродом и катодом тринистора отсутствует резистор, рекомендуемый руководствами по применению тринисторов серий КУ201 и КУ202. В нем нет необходимости, поскольку выходное сопротивление триггера DD1.2 достаточно мало в обоих его состояниях.
Как только тринистор открывается, напряжение между его анодом и катодом резко уменьшается, уровень напряжения на входе S и выходе 13 триггера DD1.2 становится низким и открывший тринистор импульс прекращается. Таким образом, его длительность всегда остается минимально достаточной для открывания тринистора. В следующем полупериоде процесс повторяется.
Необходимо отметить, что прл слишком быстром после отключения повторном включении прибора в сеть описанное устройство может «зависнуть». В этом случае следует отключить его от сети и вновь включить, выждав неменее 10 с, необходимых для разрядки конденсаторов.
Если в качестве EL1 используются одна или несколько «энергосберегающих» ламп без корректоров коэффициента мощности, работа выключателя происходит несколько иначе, чем с лампами накаливания. В электронном пускорегулирующем аппарате «энергосберегающих» ламп имеется диодный выпрямитель сетевого напряжения со сглаживающим конденсатором. Поэтому ток через лампу не протекает, пока мгновенное значение напряжения в сети не превысит напряжения, до которого заряжен конденсатор, а оно лишь немного меньше амплитуды сетевого До этого момента сопротивление лампы очень велико, поэтому уровни на входе S и выходе триггера DD1.2 остаются низкими и открывающее напряжение на управляющий электрод трини-стора не поступает Тринистор откроется после того, как напряжение в сети примерно на 15 В превысит напряжение на конденсаторе лампы.
Основная проблема, которая возникает при управлении «энергосберегающими» лампами с помощью тринисто-ра, связана с тем, что ток утечки этого прибора (в закрытом состоянии) может достигать нескольких миллиампер.
Хотя этого недостаточно для непрерывного горения лампы, иногда она периодически вспыхивает, так как сглаживающий конденсатор постепенно заряжается током утечки, а затем разряжается током вспыхнувшей лампы. Это не только неприятно визуально, но и сокращает срок службы лампы.
Чтобы избавиться от вспышек, можно либо подобрать другой экземпляр тринистора, либо подключить параллельно «энергосберегающей» обычную лампу накаливания. Второй вариант предпочтительнее. Шунтировать, как иногда рекомендуют, «энергосберегающую» лампу резистором в данном случае неприемлемо.
Другая проблема связана со значительным импульсным током, протекающим через лампу (особенно «энергосберегающую») в момент ее включения. Этот импульс способен повредить тринистор или диоды выпрямителя. Хотя многие «энергосберегающие» лампы оснащены токоограничительными элементами, но если несколько таких ламп соединены параллельно, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивлением около 10 Ом. Мощность этого резистора должна быть не менее вычисленной по формуле
где Р — мощность резистора, Вт; R — его сопротивление, Ом; Рсум — суммарная мощность ламп, Вт; U — напряжение в сети, В; лямбда — коэффициент мощности (обычно 0,3.
..0,5).
Рис. 2
Схема другого варианта узла коммутации лампы EL1 изображена на рис. 2. Нумерация элементов здесь продолжает начатую на рис. 1. Этот узел не подвержен «зависанию», менее критичен к току открывания тринистора, а главное — включает лампу при меньшем мгновенном значении сетевого напряжения. На триггере DD1.2 собран одно-вибратор. Запускает его при наличии разрешающего высокого уровня на входе D-триггера сигнал, поступающий на вход С через делитель напряжения R9R10. Это происходит в моменты времени, когда напряжение на аноде тринистора растет и достигает примерно 15 В
Пока на входе D напряжение низкого логического уровня, триггер сохраняет состояние с низким уровнем на выходе 13, транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, а лампа обесточена. При высоком уровне на входе D поступающие на вход С импульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения переводят триггер в состояние с высоким уровнем на выходе. Транзистор VT1 и тринистор VS1 открываются, на лампу подается напряжение.
Конденсатор С11 заряжается через резистор R13. Приблизительно через 10 мкс напряжение на входе R триггера достигает порогового значения и триггер возвращается в исходное состояние. Тринистор остается открытым до конца полупериода, а в следующем процесс повторяется.
С особенностями узлов управления тринисторами и их применения можно ознокомиться в [3, 4].
В выключателе могут быть установлены тринисторы КУ202К — КУ202Р, КУ202К1-КУ202Р1. Если мощность ламп не превышает 400 Вт, подойдут и тринисторы КУ201К-КУ201Н. При коммутируемой мощности более 200 Вт тринистор следует установить на теплоотвод. Для тринисторов серии КУ202 гарантирован открывающий ток управляющего электрода не более 100 мА, хотя фактически у большинства из них он в несколько раз меньше. У всех испытанных автором экземпляров (около десятка) этот ток не превышал 10 мА. Если микросхема DD1 в устройстве, собранном по схеме, изображенной на рис. 1, все-таки не сможет отдать нужный ток, может потребоваться подборка тринистора. Для узла, собранного по схеме, показанной на рис. 2, подбирать тринистор не требуется.
Транзистор КТ940А можно заменить на КТ940Б, а также на КТ604 и КТ605 с любыми буквенными индексами. Все эти транзисторы работают достаточно надежно, хотя приложенное к ним напряжение формально превышает максимально допустимое значение.
Аналог диодного моста KBU6G — RS604. Подойдут и другие диодные мосты или отдельные диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 400 В и на ток, потребляемый управляемыми выключателем лампами. Диоды КД521А заменят любые маломощные кремниевые диоды.
В качестве ОУ DA1 подойдет не только К154УД1А, но и К154УД1Б, а также 174УД1А, 174УД1Б, КР154УД1А, КР154УД1Б. У микросхем серий 174 и К174 с выводом 5 соединен металлический корпус. Поскольку микросхемы серии КР174 выполнены в пластмассовом корпусе, этот вывод у них оставлен свободным и присоединять его никуда не требуется.
Микрофон CZN-15Е заменяется любым другим малогабаритным элект-ретным со встроенным усилителем на полевом транзисторе.
Подойдет, например, отечественный микрофон МКЭ-332. При его подключении необходимо соблюдать полярность. Резистор R1 подбирают таким, чтобы напряжение между выводами микрофона было около 5 В.
Литература:
1. Микромощный операционный усилитель 154УД1. — http://www.rdalfa.lv/data/oper_usil/1541 .pdf.
2. HEF4013B Dual D-type flip-flop. -http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4013B_5.pdf.
3. Кублановский Я. Тиристорные устройства. — М.: Радио и связь, 1987 (Массовая радиобиблиотека, вып. 1104).
4. Управление тринисторами и симисторами. — http://www.platan.ru/shem/pdf/ 12_р21 -25.pdf.
Автор: К. Гаврилов, г. Новосибирск
ку202н тиристоры КУ202 (КУ 202) ку202н
|
Тиристор: |
I max в открытом сост-и, (A) |
U в закрытом сост-и, (V) |
Отпирающий ток max, (mA) |
Корпус: |
| КУ202А, Б |
10 |
25 |
100 |
|
| КУ202В, Г |
10 |
50 |
100 |
|
| КУ202Д, Е |
10 |
100 |
100 |
|
| КУ202Ж, И |
10 |
200 |
100 |
|
| КУ202К, Л |
10 |
300 |
100 |
|
| КУ202М, Н |
10 |
400 |
100 |
|
| КУ202Н1 |
10 |
400 |
100 |
TO-220 |
Предыдущая запись
тиристоры КУ201 (КУ 201)
Следующая запись
тиристоры КУ203 (КУ 203)
Вам также могут понравиться
|
Наиболее простым получается подобное устройство при использовании тринистора [4].
Выбираем тринистор КУ202Р1, аналогичный известному КУ202Н, но с меньшим током включения. Этот параметр в партии из 20 тринисторов находился в пределах от 1,5 до 11 мА, причем у подавляющего большинства его значение не превышало 5 мА. 
В нашем случае среднее значение за время 0,15 с составляет 2,2 А и предохранитель переносит его «безболезненно». Два резистора сопротивлением 130 Ом и мощностью 2 Вт каждый, включенных параллельно, также справляются с такой нагрузкой. За время зарядки конденсатора С6 до напряжения 1 В (
На них рассеивается мощность около 2 Вт. Резистор R2 — два параллельно включенных МЛТ-2 сопротивлением по 130 Ом, а конденсатор С7 — два, емкостью по 330 мкф на номинальное напряжение 350 В, соединенных параллельно. 
|
|
2 V CW
0Акустический выключатель освещения — Конструкции простой сложности — Схемы для начинающих
Логика работы акустического включателя подобна счетному триггеру.
Звуковой сигнал включает лампы, если они выключены, или выключает, если они включены. В паузах между сигналами состояние ламп остается неизменным.
Рис. 1
Схема выключателя изображена на рис. 1. EL1 — одна или несколько соединенных параллельно ламп (накаливания или «энергосберегающих») суммарной мощностью до 1000 Вт, которыми управляет выключатель. Благодаря применению экономичных микросхем К154УД1А [1] и HEF4013BP [2] активная составляющая тока, потребляемого от сети при выключенной лампе, — всего 0,88 мА. Как показала практика, включение лампы в цепь постоянного, выпрямленного диодным мостом VD1, а не переменного тока, обеспечивает лучшую помехоустойчивость устройства.
Выпрямленное этим мостом напряжение после гашения его избытка резистором R7, ограничения стабилитроном VD4 на уровне 10 В и сглаживания конденсатором С1 использовано и для питания
микросхем. Конденсатор С6 в цепи их питания подавляет высокочастотные помехи. Благодаря малому потребляемому току мощность, рассеиваемая на резисторе R7, не превышает 0,25 Вт.
Конденсатор СЗ заметно снижает вероятность ложных срабатываний выключателя устройства от помех, проникающих из электросети. Это подтверждено экспериментально.
ОУ DA1 усиливает поступающие с микрофона ВМ1 сигналы. Коэффициент усиления, от которого зависит порог срабатывания, регулируют под-строечным резистором R4. Поскольку соединение инвертирующего входа ОУ с общим проводом по постоянному току разорвано конденсатором С4, постоянная составляющая напряжения на этом входе и на выходе ОУ всегда равна такой же составляющей напряжения на неинвертирующем входе ОУ. Подборкой резистора R1 в цепи питания микрофона ВМ1 ее устанавливают приблизительно равной половине напряжения питания ОУ. Это дает возможность получить максимальный размах переменного напряжения на его выходе. Конденсаторы С2 и С5 формируют АЧХ усилителя, подавляя высокочастотные составляющие сигнала.
На диодах VD2 и VD3 собран амплитудный детектор переменной составляющей сигнала. Резистор R5 замедляет нарастание напряжения на конденсаторе С8, предотвращая срабатывание выключателя от слишком коротких акустических сигналов.
Через резистор R6 конденсатор С8 разряжается по окончании сигнала.
Как только напряжение на конденсаторе С8 превысит пороговое для входа С триггера DD1.1 значение (около 5 В), триггер приводит свои выходы в состояние, соответствующее логическому уровню на входе D. Цепь R11С9 создает задержку приблизительно в 1 с между изменением логического уровня напряжения на инверсном выходе триггера и на его входе D. Поэтому состояние триггера изменяет только первый из серии импульсов, поступивших на вход С за время задержки. Этим устраняется непредсказуемость состояния выключателя после приема неизвестного заранее числа следующих один за другим звуковых импульсов, возникающих, например, в результате многократного отражения звука от стен помещения и находящихся в нем предметов.
Следует отметить, что тактовые входы триггеров микросхемы HEF4013BP, в отличие от аналогов (КР1561ТМ2, CD4013BCN), имеют характеристики переключения с гистерезисом, как у триггера Шмитта По этой причине заменять указанную микросхему аналогами нежелательно.
При включении питания цепь R8C10 формирует импульс, устанавливающий триггер DD1.1 в состояние с низким уровнем на выходе 1. Это необходимо, чтобы после включения устройства в сеть лампа EL1 оставалась выключенной до получения включающего ее сигнала. Не включится она самостоятельно и при восстановлении напряжения в сети после перебоя в электроснабжении.
Когда на выходе триггера DD1.1 установлен низкий уровень, такой же он и на входе S триггера DD1.2, так как диод VD5 открыт. В этой ситуации уровень на выходе 13 триггера DD1.2 остается низким независимо от уровня на входах С и D, поскольку на вход R подано напряжение высокого уровня.
При высоком уровне на выходе 1 триггера DD1.1 диод VD5 закрыт. Поступающее через резистор R10 на вход S триггера DD1.2 пульсирующее напряжение (сетевое, выпрямленное мостом VD1) в начале каждого полупериода переводит триггер в состояние с высоким уровнем на выходе 13. Сигнал с этого выхода служит для тринистора VS1 открывающим. Обратите внимание, что между управляющим электродом и катодом тринистора отсутствует резистор, рекомендуемый руководствами по применению тринисторов серий КУ201 и КУ202.
В нем нет необходимости, поскольку выходное сопротивление триггера DD1.2 достаточно мало в обоих его состояниях.
Как только тринистор открывается, напряжение между его анодом и катодом резко уменьшается, уровень напряжения на входе S и выходе 13 триггера DD1.2 становится низким и открывший тринистор импульс прекращается. Таким образом, его длительность всегда остается минимально достаточной для открывания тринистора. В следующем полупериоде процесс повторяется.
Необходимо отметить, что прл слишком быстром после отключения повторном включении прибора в сеть описанное устройство может «зависнуть». В этом случае следует отключить его от сети и вновь включить, выждав неменее 10 с, необходимых для разрядки конденсаторов.
Если в качестве EL1 используются одна или несколько «энергосберегающих» ламп без корректоров коэффициента мощности, работа выключателя происходит несколько иначе, чем с лампами накаливания. В электронном пускорегулирующем аппарате «энергосберегающих» ламп имеется диодный выпрямитель сетевого напряжения со сглаживающим конденсатором._%D1%83%D0%B464%D0%B1_%D1%83%D0%B464%D0%B5.jpg)
Поэтому ток через лампу не протекает, пока мгновенное значение напряжения в сети не превысит напряжения, до которого заряжен конденсатор, а оно лишь немного меньше амплитуды сетевого До этого момента сопротивление лампы очень велико, поэтому уровни на входе S и выходе триггера DD1.2 остаются низкими и открывающее напряжение на управляющий электрод трини-стора не поступает Тринистор откроется после того, как напряжение в сети примерно на 15 В превысит напряжение на конденсаторе лампы.
Основная проблема, которая возникает при управлении «энергосберегающими» лампами с помощью тринисто-ра, связана с тем, что ток утечки этого прибора (в закрытом состоянии) может достигать нескольких миллиампер. Хотя этого недостаточно для непрерывного горения лампы, иногда она периодически вспыхивает, так как сглаживающий конденсатор постепенно заряжается током утечки, а затем разряжается током вспыхнувшей лампы. Это не только неприятно визуально, но и сокращает срок службы лампы.
Чтобы избавиться от вспышек, можно либо подобрать другой экземпляр тринистора, либо подключить параллельно «энергосберегающей» обычную лампу накаливания.
Второй вариант предпочтительнее. Шунтировать, как иногда рекомендуют, «энергосберегающую» лампу резистором в данном случае неприемлемо.
Другая проблема связана со значительным импульсным током, протекающим через лампу (особенно «энергосберегающую») в момент ее включения. Этот импульс способен повредить тринистор или диоды выпрямителя. Хотя многие «энергосберегающие» лампы оснащены токоограничительными элементами, но если несколько таких ламп соединены параллельно, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивлением около 10 Ом. Мощность этого резистора должна быть не менее вычисленной по формуле
где Р — мощность резистора, Вт; R — его сопротивление, Ом; Рсум — суммарная мощность ламп, Вт; U — напряжение в сети, В; лямбда — коэффициент мощности (обычно 0,3…0,5).
Рис. 2
Схема другого варианта узла коммутации лампы EL1 изображена на рис. 2. Нумерация элементов здесь продолжает начатую на рис. 1. Этот узел не подвержен «зависанию», менее критичен к току открывания тринистора, а главное — включает лампу при меньшем мгновенном значении сетевого напряжения.
На триггере DD1.2 собран одно-вибратор. Запускает его при наличии разрешающего высокого уровня на входе D-триггера сигнал, поступающий на вход С через делитель напряжения R9R10. Это происходит в моменты времени, когда напряжение на аноде тринистора растет и достигает примерно 15 В
Пока на входе D напряжение низкого логического уровня, триггер сохраняет состояние с низким уровнем на выходе 13, транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, а лампа обесточена. При высоком уровне на входе D поступающие на вход С импульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения переводят триггер в состояние с высоким уровнем на выходе. Транзистор VT1 и тринистор VS1 открываются, на лампу подается напряжение. Конденсатор С11 заряжается через резистор R13. Приблизительно через 10 мкс напряжение на входе R триггера достигает порогового значения и триггер возвращается в исходное состояние. Тринистор остается открытым до конца полупериода, а в следующем процесс повторяется.
С особенностями узлов управления тринисторами и их применения можно ознокомиться в [3, 4].
В выключателе могут быть установлены тринисторы КУ202К — КУ202Р, КУ202К1-КУ202Р1. Если мощность ламп не превышает 400 Вт, подойдут и тринисторы КУ201К-КУ201Н. При коммутируемой мощности более 200 Вт тринистор следует установить на теплоотвод. Для тринисторов серии КУ202 гарантирован открывающий ток управляющего электрода не более 100 мА, хотя фактически у большинства из них он в несколько раз меньше. У всех испытанных автором экземпляров (около десятка) этот ток не превышал 10 мА. Если микросхема DD1 в устройстве, собранном по схеме, изображенной на рис. 1, все-таки не сможет отдать нужный ток, может потребоваться подборка тринистора. Для узла, собранного по схеме, показанной на рис. 2, подбирать тринистор не требуется.
Транзистор КТ940А можно заменить на КТ940Б, а также на КТ604 и КТ605 с любыми буквенными индексами. Все эти транзисторы работают достаточно надежно, хотя приложенное к ним напряжение формально превышает максимально допустимое значение.
Аналог диодного моста KBU6G — RS604.
Подойдут и другие диодные мосты или отдельные диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 400 В и на ток, потребляемый управляемыми выключателем лампами. Диоды КД521А заменят любые маломощные кремниевые диоды.
В качестве ОУ DA1 подойдет не только К154УД1А, но и К154УД1Б, а также 174УД1А, 174УД1Б, КР154УД1А, КР154УД1Б. У микросхем серий 174 и К174 с выводом 5 соединен металлический корпус. Поскольку микросхемы серии КР174 выполнены в пластмассовом корпусе, этот вывод у них оставлен свободным и присоединять его никуда не требуется.
Микрофон CZN-15Е заменяется любым другим малогабаритным элект-ретным со встроенным усилителем на полевом транзисторе. Подойдет, например, отечественный микрофон МКЭ-332. При его подключении необходимо соблюдать полярность. Резистор R1 подбирают таким, чтобы напряжение между выводами микрофона было около 5 В.
Литература:
1. Микромощный операционный усилитель 154УД1. — http://www.rdalfa.lv/data/oper_usil/1541 .pdf.
2.
HEF4013B Dual D-type flip-flop. -http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4013B_5.pdf.
3. Кублановский Я. Тиристорные устройства. — М.: Радио и связь, 1987 (Массовая радиобиблиотека, вып. 1104).
4. Управление тринисторами и симисторами. — http://www.platan.ru/shem/pdf/ 12_р21 -25.pdf.
Порт RS232(контакт DB-25). Распиновка и сигналы для полноценного разъема RS232
| DB25 контактный разъем D-SUB на DTE (компьютер) | |
| DB25 контактный разъем D-SUB на DCE (модем) |
| Штифт | Имя | Направление | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 |
GND | Щит заземления | |
| 2 |
TXD | — » |
Передача данных |
| 3 |
RXD | «- |
Получение данных |
| 4 |
РТС | — » |
Запрос на отправку |
| 5 |
CTS | «- |
Готово к отправке |
| 6 |
DSR | «- |
Набор данных готов |
| 7 |
GND | Системное заземление | |
| 8 |
CD | «- |
Обнаружение несущей |
| 9 |
– | – |
ЗАБРОНИРОВАН |
| 10 |
– | – |
ЗАБРОНИРОВАН |
| 11 |
СТФ | — » |
Выберите канал передачи |
| 12 |
с. CD |
«- |
Обнаружение вторичной несущей |
| 13 |
S.CTS | «- |
Вторичный Очистить для отправки |
| 14 |
S.TXD | — » |
Данные вторичной передачи |
| 15 |
TCK | «- |
Синхронизация элемента сигнала передачи |
| 16 |
с.RXD | «- |
Данные вторичного приема |
| 17 |
RCK | «- |
Синхронизация элемента сигнала приемника |
| 18 |
LL | — » |
Управление по местному контуру |
| 19 |
с. РТС |
— » |
Вторичный запрос на отправку |
| 20 |
DTR | — » |
Терминал данных готов |
| 21 |
RL | — » |
Дистанционное управление по шлейфу |
| 22 |
РИ | «- |
Индикатор звонка |
| 23 |
DSR | — » |
Селектор скорости передачи сигналов данных |
| 24 |
XCK | — » |
Синхронизация элемента сигнала передачи |
| 25 |
ТИ | «- |
Индикатор проверки |
Примечание. Не подключайте SHIELD (1) к GND (7).
Наше программное обеспечение позволяет отслеживать, регистрировать, отлаживать и тестировать любые ваши RS232- или COM-порты.
RS232 порт связанные ссылки
— RS232 к RS232 соединяет два устройства DTE или компьютеры с помощью разъемов DB9.
— RS-232 — RS-232 соединяет два устройства DTE или компьютеры с помощью разъемов DB25.
— Описание интерфейса последовательного порта интерфейса последовательного порта.
Пожалуйста, выберите страницу с таблицей данных Индекс ——— Интерфейс последовательного порта ——— Введение ——— Распиновка и сигнал ——— Разъемы и сигналы Распиновка RS232 и сигналы Распиновка последовательного порта и сигналы Полная Распиновка и сигналы порта RS232 DB25 Кабель последовательной передачи данных Распиновка и сигналы DB9 Распиновка и сигналы DB25 (CheckIt) PC DB25 последовательный (RS232) шлейф (Norton) PC DB9 последовательный (RS232) шлейф (CheckIt) PC DB9 последовательный (RS232) шлейф (Norton) Последовательный принтер ——— Кабели и сигналы ——— Монитор последовательного порта и порта RS232 Кабели RS232 двухпроводный модемный кабель (DB25-DB25) Двухпроводной модемный кабель RS232 (DB9-DB25) Модемный кабель RS232 (DB25-DB25) Модемный кабель RS232 (DB9-DB25) Модемный кабель RS232 (DB9-DB15) Нулевой модемный кабель (DB25-DB25) Нулевой модемный кабель (DB9-DB25) Нулевой модемный кабель (DB9 -DB9) Последовательный кабель принтера (DB25-DB25) Последовательный кабель принтера (DB9-DB25)
Кабели RS-232, проводка и выводы
Стандарты RS-232 (TIA-232) определены TIA (Ассоциация телекоммуникационной индустрии).
RS-232 определяет как физические, так и электрические характеристики интерфейса. RS-232 практически идентичен ITU V.24 (описание и названия сигналов) и V.28 (электрические). RS232 — это активный интерфейс с низким напряжением, работающий от +12 В до -12 В, где:
- Сигнал = 0 (НИЗКИЙ)> + 3,0 В (ПРОБЕЛ)
- Сигнал = 1 (ВЫСОКИЙ) <-3,0 В (МАРКА)
DTE (ПК) и DCE (модем)
При последовательной связи оконечное устройство (ПК) называется оконечным оборудованием данных (DTE), а конец модема — оборудованием передачи данных (DCE), как показано на схеме ниже.
Сигналы
RS-232 имеют направление (входящее или исходящее) в зависимости от того, относятся ли они к DTE или DCE. На всех схемах выводов ниже направление сигнала относительно конца DTE (ПК).
NULL модемные соединения
Когда ПК подключаются последовательно, каждый конец действует как DTE (в этом случае нет DCE), и, следовательно, некоторые сигналы, возможно, придется зацикливать в соединении, чтобы удовлетворить любые требования к входному сигналу.
Это называется конфигурацией модема NULL (нет). Например, когда DTE инициирует запрос на отправку (RTS), он обычно ожидает от DCE разрешения на отправку (CTS). Поскольку нет DCE для повышения CTS, исходящий сигнал RTS закольцовывается в кабеле NULL модема к входящему CTS, чтобы удовлетворить потребность DTE в этом сигнале. Это показано на схеме ниже.
Нумерация контактов DB9 и DB25 с наружной и внутренней стороны
На этих схемах показана нумерация контактов штекера (серый фон) и розетки (черный фон) для субминиатюрных разъемов DB9 и DB25.Обычно контакт 1 отмечен на передней части разъема рядом с контактом, хотя вам может потребоваться увеличительное стекло, чтобы прочитать его. Некоторые производители отмечают номер каждого контакта на пластиковом корпусе в задней части разъема. У штыревого разъема торчат штыри!
DB25 Мужской и женский
DB25: Вид на штекерный разъем
DB25: Вид на гнездовой разъем
DB9 Мужской и женский
DB9: Вид на штекерный разъем
DB9: Вид на гнездовой разъем
RS232 на DB25 (RS-232C)
Pin No. |
Имя | Директ | Примечания / Описание |
| 1 | – | – | Защитное / экранированное заземление |
| 2 | ТД | ВЫХ | Передача данных (также известна как TxD, Tx) (ASYNC) |
| 3 | РД | IN | Прием данных (также известный как RxD, Rx) (ASYNC) |
| 4 | РТС | ВЫХ | Запрос на отправку (ASYNC) |
| 5 | CTS | IN | Разрешение на отправку (ASYNC) |
| 6 | DSR | IN | Готовность набора данных (ASYNC) |
| 7 | SGND | – | Сигнальная земля |
| 8 | CD | IN | Carrier Detect (a.k.a DCD). |
| 9 | – | – | Зарезервировано для тестирования набора данных. |
| 10 | – | – | Зарезервировано для тестирования набора данных. |
| 11 | – | – | Не назначено |
| 12 | SDCD | IN | Обнаружение вторичной несущей. Требуется только при использовании второго канала. |
| 13 | SCTS | IN | Вторичный Очистить для отправки.Требуется только при использовании второго канала. |
| 14 | СТД | ВЫХ | Данные вторичной передачи. Требуется только при использовании второго канала. |
| 15 | DB | ВЫХ | Transmit Clock (также известный как TCLK, TxCLK). Только синхронное использование. |
| 16 | SRD | IN | Данные вторичного приема. Требуется только при использовании второго канала. |
| 17 | DD | IN | Часы приема (a. к.а. RCLK). Только синхронное использование. |
| 18 | LL | – | Локальный шлейф |
| 19 | СРЦ | ВЫХ | Вторичный запрос на отправку. Требуется только при использовании второго канала. |
| 20 | DTR | ВЫХ | Терминал данных готов. (ASYNC) |
| 21 | RL / SQ | – | Детектор качества сигнала / удаленный шлейф |
| 22 | РИ | IN | Индикатор звонка.DCE (модем) поднимается при обнаружении входящего вызова, используемого для приложений автоответа. |
| 23 | CH / CI | ВЫХ | Селектор скорости сигнала. |
| 24 | DA | – | Вспомогательные часы (также известные как ACLK). Только вторичный канал. |
| 25 | – | – | Не назначено |
RS232 на DB9 (EIA / TIA 574)
Pin No. |
Имя | Директ | Примечания / Описание |
| 1 | DCD | IN | Обнаружение носителя данных. Поднимается DCE при синхронизации модема. |
| 2 | РД | IN | Получение данных (также известное как RxD, Rx). Поступление данных из DCE. |
| 3 | ТД | ВЫХ | Передача данных (также известный как TxD, Tx). Отправка данных из DTE. |
| 4 | DTR | ВЫХ | Терминал данных готов. Поднимается DTE при включении. В режиме автоответа возникает только тогда, когда RI прибывает из DCE. |
| 5 | SGND | – | Земля |
| 6 | DSR | IN | Набор данных готов. Вызывается DCE для индикации готовности. |
| 7 | РТС | ВЫХ | Запрос на отправку. Поднимается DTE, когда хочет отправить. Ожидает CTS от DCE. |
| 8 | CTS | IN | Отменить отправку. Создано DCE в ответ на сообщение RTS от DTE. |
| 9 | РИ | IN | Индикатор звонка. Установить при обнаружении входящего звонка — используется для приложения автоответа. DTE подняло DTR, чтобы ответить. |
Ограничение зарядного тока сглаживающего конденсатора большой емкости.Принципиальные электрические схемы радиосхем. Ростех «отгородился» и посягнул на лавры Samsung и General Electric
Схемы электропитания
М. ДОРОФЕЕВ, Москва
Радио, 2002, № 10
Одной из важных проблем в сетевых импульсных источниках питания является ограничение зарядного тока сглаживающий конденсатор большой емкости, установленный на выходе сетевого выпрямителя. Его максимальное значение, определяемое сопротивлением цепи зарядки, фиксируется для каждого конкретного устройства, но во всех случаях оно очень велико, что может привести не только к сгоранию предохранителей, но и к выходу из строя элементов входных цепей.
Автор статьи предлагает простой способ решения этой проблемы.
Решению проблемы ограничения пускового тока посвящено множество работ, в которых описаны устройства так называемого «мягкого» включения. Одним из широко используемых методов является использование схемы зарядки с нелинейной характеристикой. Обычно конденсатор заряжается через токоограничивающий резистор до рабочего напряжения, а затем этот резистор замыкается электронным переключателем. Самым простым является подобное устройство при использовании SCR.На рисунке показан типичный узел входа импульсного источника питания. Назначение элементов, не имеющих прямого отношения к предлагаемому устройству (входной фильтр, сетевой выпрямитель), в статье не описывается, так как эта часть выполняется стандартно.
Сглаживающий конденсатор C7 заряжается от сетевого выпрямителя VD1 через токоограничивающий резистор R2, параллельно которому подключен тиристор VS1. Резистор должен соответствовать двум требованиям: во-первых, его сопротивление должно быть достаточным, чтобы ток через предохранитель во время зарядки не приводил к его выгоранию, а во-вторых, рассеиваемая мощность резистора должна быть такой, чтобы он не вышел из строя до полной зарядки.
конденсатора С7.
Первому условию отвечает резистор на 150 Ом. Максимальный зарядный ток в этом случае примерно равен 2 А. Экспериментально установлено, что два резистора с сопротивлением 300 Ом и мощностью 2 Вт каждый, соединенные параллельно, удовлетворяют второму требованию.
Емкость конденсатора С7 660 мкФ выбрана из условия, что амплитуда выпрямленных пульсаций напряжения при максимальной мощности нагрузки 200 Вт не должна превышать 10 В. Номиналы элементов С6 и R3 рассчитываются следующим образом.Конденсатор C7 будет заряжен через резистор R2 практически полностью (95% от максимального напряжения) за время t = 3R2 C7 = 3 150 660 10 -6 ≈0,3 с. В этот момент должен открыться тринистор VS1.
SCR включится, когда напряжение на его управляющем электроде достигнет 1 В, что означает, что конденсатор C6 должен быть заряжен до этого значения за 0,3 с. Строго говоря, напряжение на конденсаторе растет нелинейно, но поскольку значение 1 В составляет около 0,3% от максимально возможного (около 310 В), то этот начальный участок можно считать почти линейным, поэтому емкость конденсатора С6 равна рассчитывается по простой формуле: C = Q / U, где Q = lt — заряд конденсатора; I — зарядный ток.
Определите зарядный ток. Он должен быть немного выше, чем ток электрода затвора, при котором включается тиристор VS1. Выбираем тринистор КУ202Р1, аналог всем известного КУ202Н, но с меньшим током включения. Этот параметр в партии из 20 тиристоров находился в диапазоне от 1,5 до 11 мА, и для подавляющего большинства его значение не превышало 5 мА. Для дальнейших экспериментов был выбран прибор с током включения 3 мА. Выбираем сопротивление резистора R3 равным 45 кОм.Тогда зарядный ток конденсатора С6 составит 310 В / 45 кОм = 6,9 мА, что в 2,3 раза больше тока переключения тринистора.
Рассчитаем емкость конденсатора С6: С = 6,9 10 -3 0,3 / 1≈2000 мкФ. В источнике питания используется конденсатор меньшего размера, емкостью 1000 мкФ и напряжением 10 В. Время его зарядки уменьшено вдвое, примерно до 0,15 с. Пришлось уменьшить постоянную времени цепи зарядки конденсатора С7 — сопротивление резистора R2 уменьшилось до 65 Ом.В этом случае максимальный зарядный ток в момент включения составляет 310 В / 65 Ом = 4,8 А, но через время 0,15 с ток снизится примерно до 0,2 А.
Известно, что предохранитель имеет значительную инерцию и может без повреждений пропускать короткие импульсы, намного превышающие его номинальный ток. В нашем случае среднее значение за 0,15 с составляет 2,2 А и предохранитель передает это «безболезненно». Два резистора на 130 Ом, 2 Вт, включенные параллельно, также справляются с этой нагрузкой.За время заряда конденсатора С6 до напряжения 1 В (0,15 с) конденсатор С7 будет заряжен на 97% от максимального.
Таким образом, выполнены все условия для безопасной работы. Длительная эксплуатация импульсного блока питания показала высокую надежность описываемого блока. Следует отметить, что плавное повышение напряжения на сглаживающем конденсаторе С7 в течение 0,15 с благотворно влияет на работу как преобразователя напряжения, так и нагрузки.
Резистор R1 служит для быстрой разрядки конденсатора С6 при отключении блока питания от сети.Без него этот конденсатор разряжался бы намного дольше. Если в этом случае вы быстро включите блок питания после его выключения, то тиристор VS1 все равно может быть разомкнут и предохранитель перегорит.
Резистор R3 состоит из трех, соединенных последовательно, сопротивлением 15 кОм и мощностью 1 Вт каждый. Они рассеивают мощность около 2 Вт. Резистор R2 — два соединенных параллельно МЛТ-2 сопротивлением 130 Ом, а конденсатор С7 — два, емкостью 330 мкм на номинальное напряжение 350 В, соединенные параллельно.Выключатель SA1 — тумблер Т2 или выключатель кнопочный ПКН 41-1. Последнее предпочтительнее, так как позволяет отключать оба проводника от сети. Тринистор КУ202Р1 снабжен алюминиевым радиатором размером 15х15х1 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Источники вторичного электроснабжения. Справочное руководство. — М .: Радио и связь, 1983.
2. Ераносян С.А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. — Л .: Энергоатомиздат, 1991.
3. Фролов А.Ограничение зарядного тока конденсатора в сетевом выпрямителе. — Радио, 2001, № 12, с. 38, 39, 42.
4. Мкртчян Ж. А. Электроснабжение электронных вычислительных машин. — М .: Энергия, 1980.
5. Интегральные микросхемы зарубежной бытовой видеоаппаратуры. Справочное руководство. — С.-Пб: Лан Виктория, 1996.
Заряд конденсатора
Чтобы зарядить конденсатор, необходимо подключить его к цепи постоянного тока. На рис. 1 изображена схема зарядки конденсатора. Конденсатор С подключается к выводам генератора.Ключ может использоваться для замыкания или размыкания цепи. Рассмотрим подробно процесс зарядки конденсатора.
Генератор имеет внутреннее сопротивление. Когда ключ закрыт, конденсатор будет заряжен до напряжения между пластинами, равного е. пр. с. генератор: Uc = E. В этом случае пластина, подключенная к положительной клемме генератора, получает положительный заряд (+ q), а вторая пластина получает равный отрицательный заряд (-q). Величина заряда q прямо пропорциональна емкости конденсатора C и напряжению на его пластинах: q = CUc
P рис.1
Для того, чтобы обкладки конденсатора заряжались, необходимо, чтобы одна из них получала, а другая теряла определенное количество электронов. Передача электронов от одной пластины к другой осуществляется по внешней цепи за счет электродвижущей силы генератора, а процесс перемещения зарядов по цепи представляет собой не что иное, как электричество, называемое зарядным емкостным током I charge.
Значение зарядного тока обычно измеряется тысячными долями секунды, пока напряжение на конденсаторе не достигнет значения, равного e.пр. с. генератор. График роста напряжения на обкладках конденсатора в процессе его зарядки показан на рис.2, а, из которого видно, что напряжение Uc плавно увеличивается сначала быстро, а затем все медленнее, пока не станет равным e . пр. с. генератор Е. После этого напряжение на конденсаторе не меняется.
Рис. 2. Графики напряжения и тока при зарядке конденсатора
Во время зарядки конденсатора по цепи течет зарядный ток.График зарядного тока представлен на рис. 2, корп. В начальный момент зарядный ток имеет наибольшее значение, потому что напряжение на конденсаторе все еще равно нулю, а по закону Ома io zar = E / Ri, поскольку все e. пр. с. Генератор приложен к сопротивлению Ri.
По мере того, как конденсатор заряжается, то есть увеличивается напряжение на нем, для зарядного тока оно уменьшается. Когда на конденсаторе уже есть напряжение, падение напряжения на сопротивлении будет равно разнице между е.пр. с. генератора и напряжение на конденсаторе, т.е. равное E — U s. Следовательно, i zar = (E-Uc) / Ri
Из этого видно, что с увеличением Uc i заряд уменьшается и при Uc = E зарядный ток становится равным нулю.
Продолжительность процесса зарядки конденсатора зависит от двух величин:
1) от внутреннего сопротивления генератора Ri,
2) от емкости конденсатора С.
На рис. 2 представлены графики изящных токов для конденсатора емкостью 10 мкФ: кривая 1 соответствует процессу зарядки от генератора с эл.пр. с. E = 100 В и при внутреннем сопротивлении Ri = 10 Ом кривая 2 соответствует процессу зарядки от генератора с тем же e. и т.д. с, но с меньшим внутренним сопротивлением: Ri = 5 Ом.
Из сравнения этих кривых видно, что при меньшем внутреннем сопротивлении генератора сила элегантного тока в начальный момент больше, и, следовательно, процесс зарядки идет быстрее.
Рис. 2. Графики зарядных токов при различных сопротивлениях
На рис.3 сравнивает графики зарядных токов при зарядке от одного и того же генератора с эл. пр. с. E = 100 В и внутреннее сопротивление Ri = 10 Ом двух конденсаторов разной емкости: 10 мкФ (кривая 1) и 20 мкФ (кривая 2).
Значение начального зарядного тока io charge = E / Ri = 100/10 = 10 А одинаково для обоих конденсаторов, так как конденсатор большей емкости накапливает большое количество электричества, тогда его зарядный ток должен проходить дольше, а зарядка процесс дольше.
Рис. 3. Графики зарядных токов при разной мощности
Разряд конденсатора
Отсоедините заряженный конденсатор от генератора и приложите сопротивление к его пластинам.
На пластинах конденсатора присутствует напряжение U c, следовательно, в замкнутой электрической цепи будет течь ток, называемый разрядным емкостным током i bit.
Ток течет от положительной пластины конденсатора через сопротивление к отрицательной пластине.Это соответствует переходу лишних электронов с отрицательной пластины на положительную, где их нет. Процесс кадров ряда происходит до тех пор, пока потенциалы обеих пластин не сравняются, т.е. разность потенциалов между ними не станет равной нулю: Uc = 0.
На рис. 4, а показан график уменьшения напряжения на конденсаторе во время разряда от значения Uc o = 100 В до нуля, причем напряжение уменьшается сначала быстро, а затем более медленно.
На рис.4, б показан график изменения тока разряда. Сила разрядного тока зависит от величины сопротивления R и по закону Ома i dis = Uc / R
Рис. 4. Графики напряжения и тока при разряде конденсатора
В начальный момент, когда напряжение на обкладках конденсатора самое высокое, ток разряда также самый высокий, и с уменьшением Uc во время разряда ток разряда также уменьшается.При Uc = 0 ток разряда прекращается.
Продолжительность разряда зависит от:
1) от емкости конденсатора С
2) от величины сопротивления R, на которое разряжается конденсатор.
Чем выше сопротивление R, тем медленнее будет происходить разряд. Это связано с тем, что при высоком сопротивлении ток разряда невелик, и количество заряда на пластинах конденсатора медленно уменьшается.
Это можно показать на графиках разрядного тока одного и того же конденсатора, имеющего емкость 10 мкФ и заряженного до напряжения 100 В, при двух разных значениях сопротивления (рис.5): кривая 1 — при R = 40 Ом, i oresr = Uc o / R = 100/40 = 2,5 A и кривая 2 — при 20 Ом i oresr = 100/20 = 5 A.
Рис. 5. Графики разрядных токов при разных сопротивлениях
Разряд также происходит медленнее, когда емкость конденсатора большая. Это связано с тем, что с большей емкостью обкладок конденсатора происходит большее количество электричества (больший заряд), и для истощения заряда потребуется больше времени. Это наглядно показывают графики разрядных токов для двух конденсаторов одинаковой емкости, заряженных на одно и то же напряжение 100 В и разряженных до сопротивления R = 40 Ом (рис.6: кривая 1 — для конденсатора емкостью 10 мкФ и кривая 2 — для конденсатора емкостью 20 мкФ).
Рис. 6. Графики разрядных токов при разной мощности
Из рассмотренных процессов можно сделать вывод, что в цепи с конденсатором ток течет только в моменты заряда и разряда, когда изменяется напряжение на пластинах.
Это объясняется тем, что при изменении напряжения изменяется количество заряда на пластинах, а для этого требуется движение зарядов по цепи, то есть электрический ток должен проходить по цепи.Заряженный конденсатор не пропускает постоянный ток, так как диэлектрик между его пластинами размыкает цепь.
Конденсатор энергетический
В процессе зарядки конденсатор накапливает энергию, получая ее от генератора. Когда конденсатор разряжен, вся энергия электрического поля уходит в тепловую энергию, то есть идет на нагрев сопротивления, через которое конденсатор разряжается. Чем больше емкость конденсатора и напряжение на его пластинах, тем больше энергия электрического поля конденсатора.Количество энергии, которым обладает конденсатор емкостью C, заряженный до напряжения U, равен: W = W c = CU 2/2
Пример. Конденсатор C = 10 мкФ заряжается до напряжения U in = 500 В. Определите энергию, которая будет выделяться в силу тепла на сопротивлении, через которое конденсатор разряжается.
Решение. Во время разряда вся энергия, запасенная конденсатором, будет преобразована в тепло. Следовательно, W = W c = CU 2/2 = (10 x 10-6 x 500) / 2 = 1.25 Дж.
Конденсатор (крышка) — это небольшая «батарея», которая быстро заряжается, когда вокруг нее есть напряжение, и быстро разряжается, когда напряжения недостаточно для удержания заряда.
Основная характеристика конденсатора — это его емкость. Обозначается символом C , единица измерения — фарады. Чем больше емкость, тем больший заряд конденсатор может удерживать при заданном напряжении. Также то, что больше емкости , меньше скорость зарядки и разрядки.
Типичные значения, используемые в микроэлектронике: от десятков пикофарад (пФ, пФ = 0,000000000001 Ф) до десятков микрофарад (мкФ, мкФ = 0,000001). Самые распространенные типы конденсаторов — керамические и электролитические. Керамические меньше по размеру и обычно имеют емкость до 1 мкФ; им все равно, какой из контактов будет подключен к плюсу, а какой к минусу. Электролитические конденсаторы имеют емкость 100 пФ и полярны: к плюсу должен быть подключен определенный контакт.Нога, соответствующая плюсу, делается длиннее.
Конденсатор состоит из двух пластин, разделенных диэлектрическим слоем. Пластины накапливают заряд: одна положительная, другая отрицательная; таким образом, внутри создается напряжение. Изолирующий диэлектрик предотвращает преобразование внутреннего напряжения во внутренний ток, который уравновешивает пластины.
Зарядка и разрядка
Рассмотрим следующую схему:
Пока переключатель находится в положении 1, на конденсаторе создается напряжение — он заряжается.Заряд Q на пластину в определенный момент времени рассчитывается по формуле:
C — емкость, e — показатель степени (константа ≈ 2,71828), t — время с начала зарядки. Заряд на второй пластине всегда точно такой же по величине, но с противоположным знаком. Если удалить резистор R , сопротивление проводов будет небольшим (оно станет значением R ) и зарядка будет очень быстрой.
Изобразив функцию на графике, мы получим следующую картину:
Как видите, заряд растет не равномерно, а обратно по экспоненте. Это связано с тем, что по мере накопления заряда создается все большее и большее обратное напряжение. V c , который «сопротивляется» V в .
Все заканчивается тем, что В c становится равным по значению В на и ток вообще перестает течь. Говорят, что в этот момент конденсатор достиг точки равновесия.В этом случае заряд достигает максимума.
Помня закон Ома, мы можем изобразить зависимость тока в нашей цепи при зарядке конденсатора.
Теперь, когда система находится в равновесии, переведите переключатель в положение 2.
На обкладках конденсатора заряды разного знака создают напряжение — через нагрузку (Нагрузку) выходит ток. Ток будет течь в противоположном направлении по сравнению с направлением источника питания.Разрядка будет происходить и наоборот: сначала заряд будет быстро теряться, затем, с понижением создаваемого им напряжения, он будет становиться все медленнее и медленнее. Если для Q 0 обозначить заряд, который был на конденсаторе изначально, то:
Эти значения на графике выглядят так:
Опять же, через некоторое время система остановится: пропадет весь заряд, пропадет напряжение, перестанет течь ток.
При повторном использовании переключателя все запускается по кругу.Таким образом, конденсатор ничего не делает, кроме размыкания цепи при постоянном напряжении; и «работает» при резком изменении напряжения. Именно это свойство определяет, когда и как его применять на практике.
Применение на практике
Среди наиболее распространенных в микроэлектронике можно выделить следующие модели:
Резервный конденсатор (байпасный конденсатор) — для уменьшения пульсаций напряжения питания
Конденсатор фильтра (крышка фильтра) — для разделения составляющих постоянного и переменного напряжения, чтобы изолировать сигнал
Резервный конденсатор
Многие схемы предназначены для обеспечения постоянного и стабильного электропитания.Например 5 В. Они питаются от блока питания. Но идеальных систем не бывает, и в случае резкого изменения тока потребления устройства, например при включении какого-либо компонента, источник питания не успевает «среагировать» сразу и кратковременно. происходит падение напряжения. Кроме того, в случаях, когда провод от источника питания к цепи достаточно длинный, он начинает действовать как антенна, а также вносит нежелательный шум в уровень напряжения.
Обычно отклонение от идеального напряжения не превышает тысячных долей вольта и это явление совершенно несущественно, если речь идет о блоке питания, например, светодиодах или электродвигателе.Но в логических схемах, где переключение между логическим нулем и логической единицей происходит на основе изменения низких напряжений, шум мощности может быть ошибочно принят за сигнал, что приведет к неправильному переключению, которое, согласно принципу домино, приведет к отключению системы. непредсказуемое состояние.
Для предотвращения таких сбоев прямо перед схемой размещается резервный конденсатор.
В моменты, когда напряжение полное, конденсатор заряжается до насыщения и становится резервным резервом заряда.Как только уровень напряжения в линии падает, резервный конденсатор действует как быстрая батарея, отдавая ранее накопленный заряд, чтобы заполнить промежуток, пока ситуация не вернется в норму. Такая помощь основному источнику питания происходит огромное количество раз в секунду.
Если подумать с другой точки зрения: конденсатор отделяет переменную составляющую от постоянного напряжения и, пропуская ее через себя, отводит ее от линии электропередачи на землю. Вот почему резервный конденсатор также называют «байпасным конденсатором».
В итоге сглаженное напряжение выглядит так:
Обычно для этих целей используются керамические конденсаторы емкостью 10 или 100 нФ. Большие электролитические ячейки плохо подходят для этой роли, потому что они медленнее и не смогут быстро высвободить свой заряд в этих условиях, когда шум имеет высокую частоту.
В одном устройстве резервные конденсаторы могут присутствовать во многих местах: перед каждой схемой, которая является независимым блоком. Так, например, в Arduino уже есть резервные конденсаторы, обеспечивающие стабильную работу процессора, но перед питанием подключенного к нему ЖК-экрана необходимо установить свои собственные.
Конденсатор фильтра
Конденсатор фильтра используется для приема сигнала от датчика, который передает его в виде переменного напряжения. Примеры таких датчиков — микрофон или активная антенна Wi-Fi.
Рассмотрим схему подключения электретного микрофона. Электретный микрофон — самый распространенный и повсеместный: именно он используется в мобильных телефонах, в компьютерных аксессуарах, системах громкой связи.
Для работы микрофона требуется питание.В состоянии тишины его сопротивление велико и составляет десятки килоом. Когда на него воздействует звук, затвор внутреннего полевого транзистора открывается, и микрофон теряет внутреннее сопротивление. Потеря и восстановление сопротивления происходит многократно каждую секунду и соответствует фазе звуковой волны.
На выходе нас интересует напряжение только в те моменты, когда есть звук. Если бы не было конденсатора C , на выход всегда дополнительно влияло бы постоянное напряжение питания. C блокирует эту постоянную составляющую и пропускает только те отклонения, которые соответствуют звуку.
Интересующий нас слышимый звук находится в диапазоне низких частот: 20 Гц — 20 кГц. Чтобы изолировать звуковой сигнал от напряжения, а не высокочастотные шумы мощности, в качестве C используется медленный электролитический конденсатор номиналом 10 мкФ. Если бы использовался быстродействующий конденсатор, такой как конденсатор 10 нФ, неаудиосигналы передавались бы на выход.
Обратите внимание, что выходной сигнал подается как отрицательное напряжение. То есть, когда выход подключен к земле, ток будет течь от земли к выходу. Пиковое напряжение в случае микрофона составляет десятки милливольт. Чтобы вернуть напряжение обратно и увеличить его значение, выход В на выход обычно подключают к операционному усилителю.
Конденсаторы соединительные
По сравнению с подключением резисторов расчет конечного номинала конденсаторов выглядит наоборот.
При параллельном подключении общая емкость суммируется:
При последовательном подключении общая емкость рассчитывается по формуле:
Если конденсаторов всего два, то при последовательном соединении:
В частном случае двух одиночных конденсаторов общая емкость последовательного соединения равна половине емкости каждого из них.
Предельные характеристики
В документации на каждый конденсатор указано максимально допустимое напряжение.Его превышение может привести к пробою диэлектрика и взрыву конденсатора. Для электролитических конденсаторов необходимо соблюдать полярность. В противном случае либо вытекнет электролит, либо снова произойдет взрыв.
65 нм — это следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300–350 миллионов евро. Предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ) заявку на льготный кредит на модернизацию производственных технологий, сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана.Сейчас «Ангстрем-Т» готовится к запуску линии по производству микросхем с топологией 90 нм. Выплаты по предыдущему кредиту ВЭБа, за который он был куплен, начнутся в середине 2017 года.
Пекин рушится Уолл-стрит
Ключевые индексы США отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил, что мир ожидает повторения кризиса 2008 года.
В серийное производство запущен первый российский потребительский процессор Байкал-Т1 по цене 60 долларов
Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около 60 долларов.По мнению участников рынка, устройства будут востребованы, если этот спрос будет формировать государство.
МТС и Ericsson будут совместно разрабатывать и внедрять 5G в России
ПАО «Мобильные ТелеСистемы» и Ericsson подписали соглашение о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерена протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по формированию технических требований к пятому поколению мобильной связи.
Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира
Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе Platon, проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармацевтическом бизнесе. международное сотрудничество в условиях санкционного давления, импортозамещения, реорганизации, стратегии развития и новые возможности в трудные времена.
Ростех «отгородился» и посягает на лавры Samsung и General Electric
Наблюдательный совет Ростеха утвердил «Стратегию развития до 2025 года». Основные задачи — увеличить долю высокотехнологичной продукции гражданского назначения и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.
Часто в различных блоках питания возникает задача ограничить пусковой пусковой ток при включении. Причины могут быть разными — быстрый износ контактов реле или переключателей, сокращение срока службы фильтрующих конденсаторов и т. Д.Передо мной возникла такая задача. Я использую в компьютере хороший серверный блок питания, но из-за неудачной реализации секции ожидания он перегревается при отключении основного питания. Из-за этой проблемы уже пришлось 2 раза ремонтировать резервную плату и менять часть электролитов, расположенных рядом с ней. Решение было простое — отключить блок питания от розетки. Но у него был ряд недостатков — при включении через высоковольтный конденсатор происходил сильный скачок тока, который мог вывести его из строя, к тому же через 2 недели стала гореть вилка блока питания.Было решено сделать ограничитель импульсного тока. Параллельно с этой задачей у меня стояла аналогичная задача для мощных усилителей звука. Те же проблемы в усилителях — подгорание контактов переключателя, броски тока через диоды моста и фильтрующие электролиты. В Интернете можно найти множество схем ограничителей пускового тока. Но для конкретной задачи они могут иметь ряд недостатков — необходимость пересчета элементов схемы на требуемый ток; для мощных потребителей — подбор силовых элементов, обеспечивающих необходимые параметры для расчетной выходной мощности.Кроме того, иногда необходимо обеспечить минимальный пусковой ток для подключенного устройства, что увеличивает сложность такой схемы. Для решения этой проблемы есть простое и надежное решение — термисторы.
Рис.1 Термистор
Термистор — это полупроводниковый резистор, сопротивление которого резко меняется при нагревании. Для наших целей нам понадобятся термисторы NTC — термисторы NTC. Когда ток проходит через термистор NTC, он нагревается, и его сопротивление падает.
Рис.2 Термистор TCS
Нас интересуют следующие параметры термистора:
Сопротивление при 25˚С
Максимальный установившийся ток
Оба параметра доступны в документации на определенные термисторы. По первому параметру мы можем определить минимальный ток, который будет проходить через сопротивление нагрузки при подключении через термистор. Второй параметр определяется максимальной рассеиваемой мощностью термистора, а мощность нагрузки должна быть такой, чтобы средний ток через термистор не превышал этого значения.Для надежной работы термистора нужно принимать значение этого тока менее 20 процентов от параметра, указанного в документации. Казалось бы, проще — правильно выбрать термистор и собрать прибор. Но нужно учесть некоторые моменты:
- Термистор долго остывает. Если выключить прибор и сразу включить его снова, термистор будет иметь низкое сопротивление и не будет выполнять свою защитную функцию.
- Нельзя подключать термисторы параллельно для увеличения тока — из-за разброса параметров ток через них будет сильно различаться. Но подключить необходимое количество термисторов последовательно вполне возможно.
- Во время работы происходит сильный нагрев термистора. Элементы рядом с ним также нагреваются.
- Максимальный установившийся ток через термистор должен быть ограничен его максимальной мощностью. Этот параметр указан в документации.Но если термистор используется для ограничения коротких пусковых токов (например, при первоначальном включении источника питания и зарядке конденсатора фильтра), то импульсный ток может быть выше. В этом случае выбор термистора ограничивается его максимальной импульсной мощностью.
Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле:
E = (C * Vpeak²) / 2
где E — энергия в джоулях, C — емкость конденсатора фильтра, Vpeak — максимальное напряжение, до которого будет заряжаться конденсатор фильтра (для наших сетей вы можете принять значение 250V * √2 = 353V).
Если в документации указана максимальная импульсная мощность, то на основе этого параметра можно выбрать термистор. Но, как правило, этот параметр не указывается. Тогда максимальную емкость, которую может безопасно заряжать термистор, можно будет оценить по таблицам, уже рассчитанным для термисторов стандартной серии.
Взял таблицу с параметрами термисторов Joyin NTC. В таблице показано:
Rном — номинальное сопротивление термистора при температуре 25 ° C
Imax — максимальный ток через термистор (максимальный установившийся ток)
Smax — максимальная емкость в тестовой цепи, которая разряжается на термистор без его повреждения (тестовое напряжение 350 В)
Как проводится тест, можно увидеть на седьмой странице.
Несколько слов о параметре Smax — в документации указано, что в тестовой схеме конденсатор разряжается через термистор и ограничивающий резистор, на котором выделяется дополнительная энергия. Следовательно, максимальная безопасная емкость, которую термистор может заряжать без этого сопротивления, будет меньше. Искал информацию на зарубежных тематических форумах и смотрел типовые схемы с ограничителями в виде термисторов, на которые даны данные. На основании этой информации можно принять коэффициент для Smax в реальной схеме 0.65, на которую умножаются данные из таблицы.
|
Имя |
Рном, |
Imax, |
Smax, |
|
|
d диаметр 8 мм |
||||
|
диаметр 10 мм |
||||
|
диаметр 13 мм |
||||
|
диаметр 15 мм |
||||
|
диаметр 20 мм |
||||
Таблица параметров термистора Джойин НТК
Последовательно соединив несколько одинаковых термисторов NTC, мы уменьшаем максимальную потребность в энергии в импульсе каждого из них.
Приведу пример. Например, нам нужно выбрать термистор, чтобы включить питание компьютера. Максимальная потребляемая мощность компьютера — 700 Вт. Мы хотим ограничить пусковой ток до 2-2,5А. В блоке питания установлен фильтрующий конденсатор емкостью 470 мкФ.
Считаем действующим значением силы тока:
I = 700 Вт / 220 В = 3,18 А
Как я уже писал выше, для надежной работы термистора мы выберем из документации максимальный установившийся ток на 20% больше этого значения.
Imax = 3.8A
Считаем необходимое сопротивление термистора на пусковой ток 2,5А
R = (220V * √2) /2,5A = 124 Ом
Из таблицы находим требуемые термисторы. Нам подходят 6 штук термисторов JNR15S200L, соединенных последовательно. Imax , общее сопротивление. Максимальная емкость, которую они могут заряжать, составит 680 мкФ * 6 * 0,65 = 2652 мкФ, что даже больше, чем нам нужно. Естественно, что при уменьшении Vpeak требования к максимальной импульсной мощности термистора также уменьшаются.Наша зависимость от квадрата напряжения.
И последний вопрос по выбору термисторов. Что делать, если мы выбрали термисторы, необходимые для максимальной импульсной мощности, но они нам не подходят для Imax (для них слишком велика постоянная нагрузка), или нам не нужен постоянный источник нагрева в самом приборе? Для этого применим простое решение — добавим в схему параллельно термистору еще один переключатель, который мы включим после зарядки конденсатора.Что я и сделал в своем ограничении. В моем случае параметры следующие — максимальная потребляемая мощность компьютера 400Вт, пусковой ток ограничен 3,5А, конденсатор фильтра 470мкФ. Взял 6 штук термисторов 15д11 (15 Ом). Схема представлена ниже.
Рис. 3 Цепь ограничителя
Пояснения к схеме. SA1 отключает фазный провод. Светодиод VD2 используется для индикации работы ограничителя. Конденсатор С1 сглаживает пульсации и светодиод не мигает с частотой сети.Если он вам не нужен, то удалите из схемы С1, VD6, VD1 и просто подключите светодиод и диод параллельно по аналогии с элементами VD4, VD5. Для индикации процесса зарядки конденсатора параллельно термисторам подключают светодиод VD4. В моем случае при зарядке конденсатора блока питания компьютера весь процесс занимает меньше секунды. Итак, собираем.
Рис.4 Монтажный комплект
Собрал индикацию питания прямо в крышке переключателя, выкинув из нее китайскую лампу накаливания, долго не протянуло.
Рис. 5 Индикация мощности
Рис.6 Блок термистора
Рис. 7 Ограничитель в сборе
Это можно было бы закончить, если бы после недели работы все термисторы не вышли из строя. Выглядело это так.
Рис. 8 Отказ термисторов NTC
Несмотря на то, что запас на допустимое значение емкости был очень большим — 330мкФ * 6 * 0.65 = 1287 мкФ.
Брал термисторы одной известной фирмы, и разных номиналов — все были бракованные. Производитель неизвестен. Либо китайцы заливают термисторы меньшего диаметра в большие корпуса, либо качество материалов очень плохое.