19 | 12 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3770
Просмотры материалов : 9108984

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 25 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
СДУ в сетевом удлинителе PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
21.03.2012 17:05

СДУ в сетевом удлинителе

У техніці зв'язку широко застосовується мікросхема, що має маркування " 567 ". В залежності від фірми-виробника префікс в назві може бути будь-яким, а от цифри 567 позначають, що це тональний декодер або частотний детектор. Кому як подобається. За вдалої внутрішній структурі та поширеності мікросхему цілком можна порівняти з популярним 555-тим таймером. Виконана в корпусі DIP8, а ціна коливається від 0,25 $ до 0,5 $. Структура та основні характеристики, запозичені з даташітов та іншої літератури, наведені на рисунку 1:

Тональний декодер (ЧАСТОТНИЙ ДЕТЕКТОР) 567

Найдешевша і проста система ФАПЧ з ключовим пристроєм на виході, що спрацьовує при захопленні петлею ФАПЧ вхідного сигналу (рис. 1.1).


Рис. 1.1. Тональний декодер (ЧАСТОТНИЙ ДЕТЕКТОР) 567

Мікросхеми 567 систему ФАПЧ використовують для виявлення сигналу заданої частоти на вході і включають в себе підсилювач А, керований напругою RC-генератор (ГУН) із зовнішніми частотозадаюцімі елементами, Фазовий компаратор (ФК), фільтр нижніх частот (ФНЧ), транзисторний ключ управління (КУ ).

Структурна схема представлена ​​на рис. 1.2.


Рис. 1.2. Структурна схема. Тональний декодер (ЧАСТОТНИЙ ДЕТЕКТОР) 567

При подачі Uпит починає працювати RC-генератор на частоті вільних коливанні fопорн, яка визначається зовнішніми R (R1) і С (C1), підключеними до висновків 5 і 6. На виході КУ (вив.8) при цьому присутня напруга, близьке до Uпит (ключ закритий). При появі на вході (вив.3) НЧ-коливання, що лежить в смузі захоплення декодера, в ФК виробляється сигнал помилки, що змушує ГУН стежити за частотою вхідного напруги (режим захоплення). Одночасно КУ відкривається і з виведення 8 знімається низький рівень.

Rк-колекторна навантаження вихідного транзистора. Вихід - відкритий колектор, Iкол.макс = 100мА, Uкол.макс = 15В.
С3-ємність фільтра НЧ, визначає смугу пропускання Фільтра. Якщо необхідний вузький діапазон захоплення для фазового контура, то встановлюють великий номінал.
С2-ємність, яка визначає постійну часу декодування і фільтрація перешкод.
С1-ємність, що задає частоту ГУН; на практиці: 5НФ-1100мкФ
R1-опір, що задає частоту ГУН; на практиці: 2кОм-20кОм
Rг-опір, Фіксуюче відгук на виході КУ, тобто робота в режимі тригера з гістерезисом, який забезпечує чіткі межі переходу між двома станами виходу; на практиці: 100кОм-180кОм

Uпіт.мін / макс = 4,5 В/9В, Iпотребл.статіч / динамич = 6мА/12мА.

~ Uвх.норм = 20-200mB, Rвх.мін = 20кOm, Fвх.мін / макс = 0,01 Гц/500кГц, підстроювання смуги до 14% від - Fопорн.

Центральна частота fопорн. ≈ 1/R1C1 (1,1 / R1C1; 1/1, 1R1C1 в різній літературі),

де fопорн. [Гц], R1 "[Ом], С1 [Ф]

Детектируемая (залежність від С2) смуга частот: BD = 1070 √ (Vin/f0C2) у% від fопорн., Де Vin [В (ср.кв.зн.)], С2 [мкФ]

OUTPUT FILTER-C3 (Вив1): T3 = R3C3, де R3 = 4,7 к0м-внутрішній імпеданс виведення 1. Точність номіналу С3 не критична і, як правило, вибирається (рекомендує): С3> 2С2, або С3 = 2С2 або: С3 = 260/f0 [Ф].

LOOP FILTER - C2 (Вив2): T2 = R2C2, де R2 = 10 кОм - внутреннии імпеданс виведення 2. Можна вибрати С2 = 130/f0 [Ф].

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ для формули fопорн. = 1,1 / R1C1:

Якщо є в наявності R1 = 8,3 кОм; для зручності розрахунку візьмемо R1 = 8 кОм

fопорн = 1,1 / (8000 * C1). Перетворимо: C1 = 1,1 / (8000 * fопорн.), Підставляємо необхідну частоту замість fопорн. і знаходимо С1. Наприклад, для 100Гц:

C1 = 1,1 / (8000 * 100) = 0,0000014 F = 1,4 мкФ. Наведемо отримане значення ємності до стандартного ряду: 1,5 мкФ. Помилка буде скорегована підстроюванням або регулюванням, якщо резистор перемінний) резистора R1.

Чим не готові фільтри з досить потужним (Iмакс. = 100мА) ключем на виході і регульованою смугою пропускання? Коли знадобилося зробити світлове супровід музики для домашньої вечірки, вибір ліг саме на цю мікросхему.

Пристрій повинен був вийти компактним і, щоб не витрачати час на виготовлення корпусу, схему вирішено було розмістити в мережевому (~ 220В) подовжувачі. У результаті народилася невибаглива принципова схемка цветомузикальний пристрої (ЦМУ), показана на малюнку 2.


Рис. 2. Схема цветомузикальний пристрою

Джерело живлення виконаний по бестрансформаторних схемою з баластними конденсатором С16. Напруга формується однополуперіодним випрямлячем-стабілізатором на діоді VD4 і стабілітрон VD5. Конденсатор С15 згладжує пульсації. Операційний підсилювач DA1 підсилює сигнал електретного мікрофона BM1, отримуючи харчування через фільтр R8-C1. Дільник напруги R2-R3 формує середню точку харчування на виведенні 3DA1, а конденсатор C3 додатково усуває пульсації (або наведення) напруги. Робочий струм мікрофона BM1 задає резистор R1.

Посилений сигнал, амплітуда якого визначається резистором R4, з виходу 6DA1 через розділовий конденсатор C4 надходить на входи тональних декодерів DA2-DA4, в даному випадку виконують функцію частотних фільтрів. Вхідний імпеданс при об'єднанні входів знижується до ~ 7 кОм, що цілком достатньо для нормальної роботи DA1. Зовнішніми резистором і конденсатором, підключеними до висновків 5 і 6 декодерів DA2-DA4, задається центральна (або опорна) частота внутрішнього генератора.

Конденсатор, підключений до висновку 1, формує ширину смуги пропускання декодера, а конденсатор на виводі 2 визначає постійну часу декодування вхідного сигналу. І, якщо в схемах ЦМУ з класичними фільтрами йдуть на різні "хитрощі", щоб звузити смугу пропускання, тобто отримати чіткий поділ каналів, то тут, навпаки, довелося розширювати. Тому, ємності С5, С7 і С9 обрані невеликими. Практично підібрано співвідношення для оптимальної роботи ЦМУ: ємність цих конденсаторів повинна бути 6-10 разів більше ємності конденсаторів, що працюють в опорному генераторі для СЧ і ВЧ каналів, і в 1,5-3 рази більше для НЧ каналу. Ємності конденсаторів С6, С8 і С10 вибираються виходячи з рекомендацій в технічному описі мікросхем. Недостатня ємність цих конденсаторів задає малий час декодування і на лампах це проявляється як мерехтіння, замість включення повним напруженням, тобто декодер знаходиться в режимі "биття". Перевищення номінальної ємності веде до збільшення часу декодування, а на лампах це проявляється як включення повним напруженням в тому випадку, якщо сигнал заданої частоти на вході декодера має відносно велику тривалість. Виходи декодерів підключені безпосередньо до керуючих електродів (УЕ) сімісторов VS2-VS4 через резистори R11-R13, обмежують струм на рівні Iуе = Uпит / Rуе = 5,6 / 360 = 16мая. Сімістором VS1 в каналі фону управляє польовий транзистор з ізольованим затвором VT1. Робота фонового каналу організована схемою "діодне АБО" наступним чином: коли закриті вихідні ключі в декодерах частотних каналів, розв'язуючи діоди VD1-VD3 також закриті, а точніше їх катоди знаходяться в "підвішеному" стані. Конденсатор С14 заряджений до напруги живлення через R9, транзистор VT1 відкритий і УЕ сімістора VS1 через R10 підключений до загального проводу схеми. Отже, VS1 відкритий і лампа EL1 горить. При відкритті вихідного ключа хоча б в одному декодері, конденсатор С14 розряджається через цей ключ і підключений до нього діод. Транзистор VT1 закривається, що призводить до закриття сімістора VS1 і лампа EL1 гасне. За час проходження імпульсів з низьким рівнем на виходах декодерів, через великий опір R9 конденсатор не встигає зарядитися до напруги насичення VT1, тому лампа EL1 не буде горіти. Зазначу, що теоретично можна отримати велику кількість незалежних частотних каналів за принципом "один музичний інструмент (один тембр голосу, одна частота ноти) - одна мікросхема декодера", якщо розрахувати fопорн. і задати мінімально можливу смугу пропускання. Конструкція ЦМУ показана на ФОТО 1:


Фото 1.

Логічним продовженням схеми ЦМУ стала задумка схеми світлодинамічного пристрої (СДУ), коли знайомі віддали мені блочек управління (FLASHER CONTROL UNIT) від двоканальної китайської новорічної гірлянди. Блочек за непотрібністю був відрізаний, а сама гірлянда благополучно перекочувала на стелю спальні у вигляді декоративного освітлення, керованого діммером. Зовнішній вигляд блочка і його плата показані відповідно на ФОТО 2 і ФОТО 3:


Фото 2.


Фото 3.

Перш ніж приступити до розробки схеми СДУ, треба було розібратися з цим "китайським господарством", для цього по друкованим доріжках замалював з'єднання між деталями (див. МАЛЮНОК 3.1),


Рис. 3.1

а потім по ним була складена принципова схема (див. МАЛЮНОК 3.2):


Рис. 3.2

Зазначені напруги в схемах на рисунку 3 вимірювалися цифровим мультиметром Sinometer VC97. Мінімальна показання відповідає максимальній яскравості підключених до тріністора ламп (~ 220В, 10Вт кожна), а максимальне - навпаки. Підключати осцилограф до схеми без гальванічної розв'язки від мережі ~ 220В не хотілося, тому для проби схема була запитана через трансформатор (див. МАЛЮНОК 3.3, а),


Рис. 3.3

має висновок від середньої точки вторинної обмотки і з загальним вихідним напругою ~ 15 вольт. Лампи на 220В були замінені 12-ти вольтовими мініатюрними лампочками. Схема прекрасно працювала без втручання для заміни встановлених на ній елементів. Варіант такого тесту показаний на ФОТО 4:


Фото 4.

Далі напруга живлення було зменшено до ~ 7,5 вольт, як показано на малюнку 3.3, б. І в цьому випадку схема нормально працювала. Варіант тесту показаний на ФОТО 5:


Фото 5.

Таким чином, схема контролера біжать вогнів виявилася працездатною в інтервалі живлять напруг від ~ 7,5 В до ~ 220В! Осцилограми показали, що на висновках DD1 з 5-го по 8-й присутні послідовності імпульсів з амплітудою напруги харчування та із змінною шпаруватістю. А ось на висновках 3 і 4 осцилограф показав обрив. Тепер залишилося підключити до невживаних висновків 5 і 7-небудь підсилювачі потужності і подивитися створювані ефекти на чотирьох лампочках. Подібних тринисторов не було, зате були "телефонні" струмові ключі типу КР1014КТ1А. Отриманий чотирьохканальний варіант схеми зображений на Малюнку 3.4,


Рис. 3.4

а фрагмент експерименту на ФОТО 6:


Фото 6.

Коли з'явилася ідея спорудити якийсь симбіоз з світломузики (ЦМУ) і біжать вогнів (БО), виникло питання, як ці режими повинні перемикатися. Бажано, щоб автоматично (закинув розетку-корпус на шафу або меблеву стінку і забув), тоді управління має формуватися за наявністю або відсутністю звукових сигналів. Очевидно, що при наявності музики повинен бути режим ЦМУ, а при відсутності - режим БО. Отже, режим БО замінить собою канал фону, тоді має сенс додати в схему ЦМУ ще один частотний канал. Виходячи з цього, розроблена принципова схема СДУ, показана на малюнку 4:


Рис. 4

Основні моменти роботи були розглянуті вище, зупинюся на деяких нюансах. У джерелі живлення, щоб забезпечити необхідний номінальний струм, ємність баластового конденсатора С10 збільшена в два рази і додана мікросхема стабілізатора DA6 типу 78L05. В підсилювачі тепер працює мікромощний операційний підсилювач DA1 типу КР140УД1208, струм споживання якого заданий резистором R6, а коефіцієнт підсилення - резистором R5. З виходу 6DA1 посилений сигнал через C4 і R7 надходить на фріттер, утворений зустрічно-паралельним включенням германієвих діодів VD1 і VD2. Так здійснюється обмеження сигналу на рівні ~ 300 ... ~ 400 мВ від піку до піку, що позитивно позначається на роботі декодерів DA2-DA5. Одночасно через розділовий конденсатор C5 вихідна напруга надходить на активний детектор RP1, R8, VT1, R10 і C6. Підлаштування RP1 задає робочу точку VT1, тобто встановлює шумовий поріг, перевищення якого звуком призводить до перемикання між режимами ЦМУ і БО. При досягненні Uвих. DA1 заданого рівня транзистор VT1 відкривається і конденсатор С6 заряджається. Коли на ньому напруга перевищить 1,5 вольта, відкриється транзистор VT6 і спрацює реле К1. Своїми контактами К1.1 воно зашунтірует висновок 10DD1, а контактами К1.2 подасть харчування на частотні фільтри DA2-DA5. Включиться режим ЦМУ, а робота DD1 буде загальмована, при цьому транзистори VT2-VT5 закриються. Робота DD1 саме загальмується, а не вимкнеться, т.к. при наступному розмиканні контактів К1.1 буде продовжена поточна програма з місця зупинки, а не почнеться перша як при включенні. Таким чином, за допомогою контактів К1.2, що відключають харчування частотних каналів на час роботи режиму БО, вдалося підвищити економічність пристрої і використовувати конденсатор С10 щодо невеликої ємності. Світлодіоди HL1-HL4 для краси і разом з резисторами R11-R14 можуть не встановлюватися.

За контрольним точкам: заміряний ток 0,13 мА через резистори R1 і R2 споживає даний екземпляр мікрофона BM1, взятий з трубки телефонного апарату. Струм, споживаний іншим типом мікрофона, може відрізнятися від зазначеного на схемі. Напруга +10 В на стоках VT2-VT5 заміряні при закритих транзисторах і розімкнутих контактах К1.2 (при закритих VS1-VS4). Токи УЕ сімісторов заміряні при максимальній яскравості ламп EL1-EL4 в режимі БО. Відмінності пояснюються розкидом номіналів резисторів R15-R18 і, можливо, внутрішнім опором переходів сімісторов. При цьому падіння напруги на цих резисторах становить: Iуе помножений на R у ланцюзі УЕ, тобто близько 7,5 ... 7,8 вольт. Тоді потужність, що розсіюється резисторами R15 - R18 складе не менше 0,11 Вт, тому застосовані резистори МЛТ-0, 25. Напруга +10 В в точці Б сильно залежить від резисторів R15-R18. Так із зазначеними номіналами в режимі БО і включеними EL1-EL4 воно дорівнювало 9,8 вольтам, при перевірці з номіналами 460 Ом, напруга знижувався до 8,48 вольт. Заміряний струм в точці Б в режимі БО при вимкнених EL1-EL4 дорівнює 3,9 мА, а при включених - 3,65 мА. В режимі ЦМУ при закритих вихідних ключах декодерів DA2-DA5 цей струм дорівнює 27,9 мА, а при максимальній гучності звуку в приміщенні досягав 40 ... 45мА. Ток 23,68 мА в ланцюзі харчування DA2-DA5 виміряно в статичному режимі і практично відповідає паспортному з урахуванням чотирьох корпусів мікросхем. Змінний струм в точці А (загальний струм, споживаний схемою управління від мережі ~ 220В) склав ~ 138 ... ~ 140мА.

Далі на малюнку 5 представлені варіації на тему доробок.

На рисунку 5.1 показаний варіант введення в схему мікрофонного підсилювача глибокої АРУ натомість фріттера.


Рис. 5.1.

Резистор R2 і канал сток-витік транзистора VT1 утворюють керований дільник напруги, амплітуда якого задається підлаштування RP1 на рівні ~ 200мВ ... ~ 300мВ. У схемі показано підключення вітчизняного електретного мікрофона типу МСЕ-3 (встановлювався в радянських касетних магнітофонах), частотний діапазон якого досить широкий: від 50Гц до 15000Гц на відміну від мікрофонів, що застосовуються в телефонних апаратах. У схемі СДУ на малюнку 4 сімістори VS1-VS4 відкриваються тим сильніше, чим сильніше сигнал на вході декодерів. Можливість роботи сімісторов в дискретному режимі (яскравість ламп не залежить від рівня вхідного сигналу і завжди максимальна при відкритому сімістор) реалізована на МАЛЮНКИ 5.2.


Рис. 5.2.

До виходів декодерів підключені інтегруючі ланцюжки з резисторів опором 1М і конденсаторів ємністю 100nF, а також додані логічні елементи, що формують поріг перемикання, при цьому, ймовірно, доведеться підкоригувати номінали конденсаторів, підключених до висновків 1 і 2 декодерів DA2-DA5. Як порогових можуть працювати логічні елементи в складі будь-якої КМОП-мікросхеми, наприклад, К561ЛЕ5, К561ЛА7, К561ТЛ1 і т.п. Якщо застосувати К561ЛН2, як на малюнку, то на останніх двох елементах "НЕ" можна реалізувати генератор імпульсів великої тривалості, що забезпечує автоматичну зміну світлових ефектів за допомогою транзисторного ключа по входу MODE (вив. 2DD1). На малюнку 5.3 показаний варіант заміщення реле К1.


Рис. 5.3

Контакти К1.2 замінені ключем на транзисторі КТ361Б, а контакти К1.1 - транзистором КП501А. На рисунку 5.4.а показаний дідівський спосіб збільшення числа каналів СДУ шляхом введення додаткового каналу в кожен основою канал.


Рис. 5.4.а

На рисунку 5.4.б показаний варіант використання двох корпусів, якщо не знайдеться мережевий подовжувач з потрібним числом розеток. У цьому випадку корпус подовжувача для додаткових каналів з'єднується з корпусом подовжувача зі схемою управління пятіжільних кабелем.


Рис. 5.4.б

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82

Обновлено 28.03.2012 05:28
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья