3.4. Адаптер-индикатор для управления периферийной нагрузкой на примере доработки детских игрушек

3.4. Адаптер-индикатор для управления периферийной нагрузкой на примере доработки детских игрушек

В ряде случаев бывает необходимо использовать импульсный сигнал невысокой мощности для световой или звуковой сигнализации, а также для управления более мощной нагрузкой, в том числе в осветительной сети 220 В.

Примерами такого подхода могут быть детские игрушки, современные электронные «гаджеты» с низковольтным питанием от батареек в диапазоне 3–6 В, разнообразные радиолюбительские «самоделки». О простейших детских игрушках надо сказать особо.

Собачонка, изображенная на рисунке 3.14, выполняет лишь одну «запрограммированную» в нее производителем функцию: лает голосом, похожим на собачий, если невдалеке (1–3 метра, в пределах небольшой комнаты) громко хлопнуть в ладоши (или, к примеру, стукнуть собачку об пол).

Рис. 3.14. Фото детской игрушки, реагирующей на звук-хлопок

Разобрав «собаку», я увидел микропроцессор в «залитом» компаундом виде, звуковой капсюль, усилитель тока на транзисторе, отсек для элементов питания LR144x3 (эквивалентное напряжение 4,5 В), электретный микрофон и включатель. При проверке транзистор оказался биполярным с n-p-n проводимостью.

Поскольку маркировка не нанесена, ответственно утверждать о его параметрах невозможно. С учетом звукового капсюля (также без маркировки) с видимой через прозрачную мембрану обмоткой (ее сопротивление постоянному току 16 Ом) можно согласиться с тем, что такой транзистор способен управлять током в 300 мА.

Чтобы разнообразить детские впечатления от этой простой игрушки, я добавил в нее мигающий светодиод, чтобы во время звучания лая голова «собаки» светилась (перемигивала). Для этого была собрана электрическая схема, представленная на рисунке 3.15.

Рис. 3.15. Электрическая схема для световой сигнализации игрушки

С выхода простейшего микропроцессора импульсы напряжения звуковой частоты с амплитудой примерно 3,3 В поступают через резистор R1 на базу биполярного транзистора VT1. Тем не менее на практике установлено, что размах напряжения на его коллекторе на несколько вольт больше, чем напряжения источника питания (батарей). По этой же причине и громкость «лая собаки» весьма радует ребенка.

Стабилитрон VD2 и оксидный конденсатор С1 необходимы соответственно для стабилизации и аккумулирования напряжения и для мигающего светодиода HL1; после окончания «звуковой программы лая» благодаря этой цепи, а главным образом – конденсатору С1, светодиод еще будем мигать примерно 6–8 секунд. Время инерции здесь зависит от емкости С1.

Схему доработки можно собрать на небольшом участке перфорированной платы и спрятать в тот же игрушечный корпус.

Резистор R2 ограничивает ток через светодиод, защищая последний, а диод VD1 выпрямляет импульсы звуковой частоты и дополнительно служит элементом развязки стабилизационного каскада, реализованного на КС168А и конденсаторе С1.

Перспективная польза от такой идеи в том, что почти аналогичным образом можно вместо мигающего светодиода подключить оптопару для управления нагрузкой, питающейся, в свою очередь, от осветительной сети. Таким образом, не создавая какой-либо новой схемы (устройства), используя уже готовую, можно сделать разнообразные автоматические устройства, реагирующие (в данном случае) на звук в виде хлопка. А такое доработанное устройство вполне может управлять уже «не игрушечным» периферийным устройством нагрузки. Таким образом, экономия времени и радиоэлементов очевидна.

В качестве BF1 можно использовать динамический капсюль с электромагнитной системой, или капсюль типа НСМ (и аналог без встроенного генератора), тогда ток в цепи еще более уменьшится, но громкость звучания будет не такой сильной.

На месте VT1 можно использовать не только биполярный, но и составной или полевой (МОП-транзистор), к примеру КП501, КП505, ZVN2120.

Для выбора оптопары нужно заглянуть в проверенный справочник. В нашем случае вполне подойдет симисторная одноканальная оптопара, управляемая напряжением 1,2–1,5 В при входном токе 10 мА и параметром напряжения коммутируемой цепи до 260 В, к примеру, АОУ163А в шестивыводном корпусе DIP6.

Она состоит из инфракрасного AsGaAl светодиода и кристалла высоковольтного фоточувствительного симистора, рассчитана на коммутацию переменного напряжения в силовой цепи с током до 100 мА. Цена такого радиоэлемента невысока – до 50 рублей.

Расположение (цоколевка) выводов представлена на рисунке 3.16.

Рис. 3.16. Цоколевка (расположение выводов) оптопары АОУ163А

В этой типовой схеме элементы R и С являются цепью защиты симистора, а нагрузка подключается вместо й_огр, последовательно с симистором.

Эта типовая схема включения взята с сайта http:// www.may.ru/otcomp/optorele/docs/lprac.pdf.

Можно подобрать и другую, более мощную оптопару для управления силовыми цепями, к примеру МОС3030, МОС3063 или аналогичные; подобрать по тому же принципу.

Но здесь кроются интересные особенности. Если собрать схему согласно рисунку 3.17, то есть на вход оптопары (выводы 1 и 2 – вход согласно рис. 3.14) подключить параллельно мигающему светодиоду, а выход (выводы 4 и 6 – безотносительно полярности) – к силовой цепи (рис. 3.17), устройство работает не корректно: включается по звуковому сигналу от микроконтроллера («лаю») и остается во включенном состоянии. И причина здесь не совсем в стабилизационной цепи VD2, C1.

Рис. 3.17. Подключение симисторной оптопары МОС3063 без дополнительного симистора

Это подтверждается тем, что если собрать дополнение к такой схеме с добавочным симистором ТС106-10 (как вариант ТС112-16) – в соответствии с рис. 3.16, тогда устройство будет работать нормально и безупречно управлять мощной нагрузкой. Надо понимать, что мощная нагрузка (к примеру электролампа) в цепи ТС106 подключается последовательно с ним.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.