О налаживании и деталях. Устройство в налаживании не нуждается. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате. Корпус – любой подходящий.
R1 – типа СПЗ-4 или аналогичный, с линейной характеристикой изменения сопротивления. Все постоянные резисторы R2—R6 типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные. Светодиоды любые с током 5-8 мА, например, АЛ307БМ. Транзисторы VT1, VT2 типа КТ3107А – КТ3107Ж или аналогичные. Транзистор VT3 любой кремниевый, малой и средней мощности структуры п-р-п, например, КТ603, КТ608, КТ605, КТ801,КТ972, КТ940 с любым буквенным индексом.
Реле Kl, К2 на напряжение срабатывания 8—12 В и ток до 30 мА. Реле К2, кроме того, должно обладать особыми свойствами коммутационных контактов – быть рассчитано на напряжение коммутации не менее 250 В и ток не менее 1 А. Пьезоэлектрический капсюль может быть любым, рассчитанным на напряжение 4—20 В постоянного тока, например FMQ-2015D, FXP1212, KPI-4332-12.
Источник питания – стабилизированный, обеспечивающий выходное напряжение 5—15 В – в этом диапазоне микросхемы DD1 и DA1 функционируют стабильно.
Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации питающего напряжения.
Ток потребления в активном режиме звукового сигнала с применением указанных на схеме элементов составляет 60-62 мА. Громкость звука достаточна настолько, что сигнал хорошо слышен в помещении на расстоянии до 10 м.
4.3. Автоматическая система обеспечения жизни в аквариумах
Тем, кто выращивает в аквариуме декоративных рыбок, может быть полезна эта схема. Согласно наставлениям и опыту специалистов в области разведения декоративных аквариумных рыбок, свет маленьким питомцам должен быть обеспечен большую часть суток. Однако, если даже держать аквариум в доступном для солнечного света месте (естественное освещение), наступает ночь, и рыбкам становится темно.
Промышленностью в широком спектре выпускаются автоматические таймеры освещения для аквариумов и автоматические компрессоры воздуха, которые работают не круглосуточно, а по заданному алгоритму. Предлагаемое ниже электронное устройство, проверенное автором, способно заменить промышленную автоматику и является не худшим по отношению к серийно изготовленным системам. Несомненным плюсом в его повторении является низкая себестоимость деталей и простота конструкции, которую может собрать практически любой школьник, знакомый с паяльником и основами электротехники. Кроме того, в порядке творческой инициативы данную схему можно расширить и дополнить (например, реализовав в ней индикатор режимов и возможность регулировки времени работы каждого таймера), что также считаю положительном качеством разработки для тех, кто самостоятельно хочет собрать электронный узел для своего домашнего аквариума. Такая система будет полезной и для тех аквариумистов, что содержат по нескольку больших аквариумов, для фирм и организаций, где аквариумы установлены в холлах и нуждаются в автоматическом или полуавтоматическом обслуживании.
Электрическая схема устройства показана на рисунке 4.6.
Электронная схема состоит из двух таймеров (реле времени). При включении питания реле К1 (на напряжение срабатывания 9—12 В) включается сразу, его исполнительные контакты К1.1 включают реле К2 и КЗ. При включении данного реле контакты К3.1 подают питание на первый таймер – на микросхему DD1 K561ЛA7, а контакты К3.2 размыкаются и разрешают заряжаться оксидному конденсатору С2 этого таймера. Когда С2 зарядится до уровня переключения логического элемента микросхемы DD1.1, на выходе элемента DD2.1 будет присутствовать высокий логический уровень, а соответственно, на выходе элемента DD2.2 – низкий уровень.
Рис. 4.6. Электрическая схема устройства автоматического управления светом и компрессором для аквариума
Он поступит на управляющий вход второго таймера, реализованного на микросхеме DA1 КР1006ВИ1. Этот таймер выключит реле К1 и начнет отсчитывать новую выдержку времени, заданную номиналами элементов R1, R2, СЗ. При указанных на схеме (рис. 4.6) номиналах RC-цепочки RI, R2, СЗ и R4, R5, С2 (движки переменных резисторов в среднем по схеме положении) выдержка первого таймера на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7 – время горения осветительной лампы ELI, установленной за аквариумом, составит 2 часа 15 мин, а время выдержки второго таймера на микросхеме КР1006ВИ1 (момент, когда лампа ELI погашена) – 1 час. Время задержки выключения каждого из таймеров в широких пределах корректируют соответственно переменными резисторами R2 и R5. Работа таймеров осуществляется в циклическом алгоритме.
Изменением номиналов указанных RC-цепочек выдержку времени регулируют в широких пределах. Устройство можно использовать также для других целей (периодическое обогревание аквариума, работа компрессора для подачи рыбам воздуха – его подключают вместо или параллельно электролампе ELI).
При исправных элементах и правильном монтаже устройство не требует налаживания. Подача питания на микросхему DA1 производится постоянно от источника питания. На 14 вывод микросхемы DD1 подача питания производится постоянно (+UnMT), а общий провод (корпус) подается на 7 вывод DD2 через коммутирующие контакты реле К3.1.
Источник питания – стабилизированный, с понижающим трансформатором, на напряжение 14–16 В. Ток потребления узла (без учета тока потребления реле) незначителен и не превышает 15 мА. Максимальный ток потребления составит не более 100 мА.
Все слаботочные электромагнитные реле, применяемые в данном устройстве, можно также заменить на зарубежные аналоги, подходящие по электрическим характеристикам, например, Relpol RM85-2011-35-1012.
Индикаторный светодиод HL1 – любой с током до 10 мА. Все постоянные резисторы типа MЛT-0,25. Переменные резисторы с линейной характеристикой изменения сопротивления, например СПО-1, СПЗ-49В и аналогичные. Оксидные конденсаторы типа К50-24, К50-29 и аналогичные. Конденсатор С1 сглаживает помехи от источника питания.
Микросхему КР1006ВИ1 можно заменить на зарубежный аналог LM555 и аналогичные. Микросхему DD1 заменяют на К561ЛЕ5 или на зарубежные аналоги соответственно.
4.4. Включающий и выключающий таймер для компрессора аквариума
Несмотря на то что, казалось бы, ничего вечного нет на свете – все течет, все изменяется, – электронная схема, описанная ниже, близка по принципу работы к автономности колебаний. Принцип работы таймера – узла задержки времени общеизвестен. По истечении временного интервала исполнительное устройство таймера включает либо выключает нагрузку.
В аквариумистике важно применять устройство, автоматически включающее компрессор для нагнетания воздуха на новый отсчет времени без вмешательства человека. Одним из вариантов решения становится соединение во взаимосвязанной цепи двух идентичных таймеров так, чтобы один управлял работой другого и наоборот. На рисунке 4.7 показана электрическая схема простого устройства, включающего и выключающего нагрузку в автономном режиме замкнутого цикла, практически без вмешательства человека. Конечно, это выполняется при обеспечении постоянного стабилизированного питания в интервале 10–15 В.
Рис. 4.7. Электрическая схема автоматического таймера управления компрессором в аквариуме
На двух ждущих мультивибраторах (автогенераторах) построены узлы задержки времени, причем один узел прямо зависит от другого. Оксидные конденсаторы С1 и С 2 совместно с соответствующим резисторами R1 и R2 являются времязадающими цепями. При указанных на схеме значениях этих элементов задержка выключения и включения нагрузки составляет 22 мин. Это время корректируют в широких пределах изменением емкости конденсаторов С1 и С2 (электрические узлы таймеров идентичны) и сопротивлением резисторов RI, R2. Практикой установлено, что сопротивления резисторов нецелесообразно увеличивать более 2 МОм, а емкость конденсаторов более 3300 мкФ – из-за собственных токов утечки оксидных конденсаторов такой таймер работает нестабильно. Для запуска работы устройства достаточно удерживать нажатой в течении 2–3 сек кнопку SA1 (ее применяют любого типа). После размыкания контактов SA1 оксидный конденсатор С1 заряжается от высокого уровня напряжения, установившегося на выходе элемента DD1.2.
В первый момент конденсаторы разряжены, на входе элемента DD1.1 присутствует высокий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1. В то же время на выходе DD1.1 – низкий уровень, на входе DD1.2 и на выходе инвертора DD1.3 также присутствуют низкие уровни. Из-за этого транзистор VT1 заперт (имеет очень большое сопротивление перехода сток-исток) и нагрузка обесточена. Постоянный резистор R4 включен в схему параллельно устройству нагрузки, и если последняя отключена, этот резистор является ее эквивалентом. Такое решение позволило защитить полевой транзистор при положительном управляющем сигнале на затворе. Параллельно нагрузке можно включить светодиод-индикатор, сигнализирующий о состоянии таймеров.
По мере заряда оксидного конденсатора С1 уровень напряжения на выходе элемента DD1.1 меняется с низкого на высокий, и начинается процесс заряда оксидного конденсатора С2.
Одновременно на входе элемента DD1.2 и на выходе элемента DD1.3 устанавливаются высокие уровни напряжения. Через ограничительный резистор R3 управляющее напряжение поступает на токовый ключ на транзисторе VT1, он открывается и через нагрузку идет ток. В этот момент нагреватель излучает тепло.
По мере заряда оксидного конденсатора С2 уровни напряжения на входе элемента DD1.2 и на выходе DD1.3 сменяются на низкие, а на выходе DD1.2 устанавливается высокий уровень, и нагрузка обесточивается. Высокий уровень на выводе 4 DD1.2 через диодную развязку питает оксидный конденсатор С1, который начинает заряжаться, и цикл повторяется сначала.
Налаживание узла касается установки времени задержки каждого из таймеров подбором сопротивлений резисторов R1 и R2. Начинают налаживание с малых сопротивлений – так легче контролировать работу всего устройства.