Цифровые микросхемы — начинающим (занятие 2) — к176ла7

Стабильность и чувствительность металлоискателя обеспечивают следующие схемные решения:

1)

Генераторы эталонный и измерительный разнесены — выполнены в отдельных корпусах микросхем – DD1 и DD2. На первый взгляд это расточительство – используется всего один логический элемент корпуса микросхемы из четырех. То есть, да, эталонный генератор собран только на одном логическом элементе микросхемы. Остальные три логические элемента микросхемы не задействованы вовсе. Точно так же построен и измерительный генератор. Казалось бы — бессмысленно не задействовать свободные логические элементы корпуса микросхем. Однако именно в этом и есть большой смысл. И состоит он в том, что если, допустим, все же собрать в одном корпусе микросхемы два генератора – они будут синхронизировать друг друга на близких частотах. Не удастся получать малейшие изменения результирующей частоты. На практике это будет выглядеть как резкое изменение частоты лишь при близком воздействии массивного металлического предмета на измерительную катушку. Иными словами резко снижается чувствительность. Металлоискатель не реагирует на мелкие предметы. Результирующая частота как бы «залипает» на нуле – до определенного момента вовсе нет биений. Еще говорят – «тупой металлоискатель», «тупая чувствительность». Кстати «Металлоискатель на микросхеме» — журнал «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 построен как раз на одной микросхеме вовсе. Там очень заметен этот эффект синхронизации частот. Ним совершенно невозможно искать монеты и мелкие предметы.

Так же оба генератора должны быть экранированы отдельными небольшими экранами из жести. Это на порядок повышает стабильность и чувствительность металлоискателя в целом. Достаточно, просто припаять на минус между микросхемами генераторов небольшие перегородки из жести, чтобы убедится в улучшении параметров металлоискателя. Чем лучше экран — тем лучше чувствительность (ослабляется влияние генераторов друг на друга и плюс защита от внешнего воздействия на частоту).

2)

Электронная настройка.

Во всех классических схемах BFO (схемах BFO прошлого века) для настройки нулевых биений используется конденсатор переменной емкости КПЕ. Этот паршивый элемент изначально перечеркивает все возможности металлоискателя на биениях. Никогда не используйте КПЕ в BFO! Даже если он не будет иметь люфтов, все равно он будет источником паразитного изменения частоты в следствии температурных и емкостных влияний окружающей среды. Производить поиск в реальных походных условиях с конденсаторным металлоискателем на биениях сплошное мучение.

Только электронная настройка! Она реализована на стабилитроне D1, включенном в схему как варикап. Такая схема обеспечивает хорошую перестройку частоты при отсутствии паразитных явлений. Вместо КС147 можно использовать к примеру КС133, КС156 и многие другие. Так же многие диоды обладают свойством варикапа. Естественно, возможно придется подобрать резисторы R1, R3. Возможно R3 нужно будет вообще закоротить при другом стабилитроне или диоде.

3)

Компаратор на DD3.2 – DD3.4.

Этот элемент схемы преобразует синусоидальный сигнал с выхода смесителя DD3.1 в прямоугольные импульсы удвоенной частоты.

Во первых, прямоугольные импульсы отчетливо слышны на герцовых частотах как четкие щелчки. В то время как синусоидальный сигнал герцовых частот уже с трудом различим на слух.

Во вторых, удвоение частоты позволяет более близко подойти регулировкой к нулевым биениям. В результате, регулировкой можно добиться «цоканья» в наушниках, изменение частоты которого уже можно уловить при поднесении маленькой монеты к катушке на расстоянии 30 см.

4)

Стабилизатор питания генераторов.

Естественно, в данной схеме напряжение питания заметно влияет на частоту генераторов DD1.1 и DD2.1 металлоискателя. Причем на каждый из генераторов влияет по разному. В результате чего, с разрядом батареи немного «плывет» и частота биений металлоискателя. Для предотвращения этого в схему был введен пятивольтовый стабилизатор DA1 для питания генераторов DD1.1 и DD2.1. В результате чего частота перестала «плыть». Однако, следует сказать, что с другой стороны, из за пятивольтового питания генераторов несколько снизилась чувствительность металлоискателя в целом. По этому, эту опцию следует считать необязательной и при желании можно питать генераторы DD1.1 и DD2.1 от кроны без стабилизатора DA1. Только придется чаще подстраивать частоту вручную, регулятором.

Детали самодельного металлоискателя:

  • Микросхемы; К176ЛА7, К176ЛА9
  • Кварцевый резонатор; 1 МГц
  • Варикап; Д901Е
  • Резисторы; 150к-3шт., 30к-1шт.
  • Резистор переменного сопротивления; 10к-1шт.
  • Конденсатор электролитический;50Мкф/15 вольт
  • Конденсаторы; 0.047-2шт., 100-4шт., 0,022, 4700, 390

Большинство деталей расположены на печатной плате:

Всё устройство я разместил в обычной мыльнице, экранировав от помех алюминиевой фольгой, которую соединил с общим проводом:

Так как для кварца не предусмотрено место на печатной плате, то он располагается отдельно. Гнездо под наушники и регулятор частоты для удобства я вывел с торца мыльницы:

Весь блок металлодетектора при помощи двух хомутиков разместил на отрезке лыжной палки:

Осталась самая ответственная часть: изготовить поисковую катушку.

Катушка для металлоискателя

От качества изготовления катушки будет зависеть чувствительность устройства, стойкость к ложным срабатываниям, так называемым фонтонам. Хотелось бы сразу заметить, что от размера катушки напрямую зависит глубина обнаружения предмета. Так, чем больше диаметр, тем глубже прибор сможет обнаружить цель, но размер этой цели также должен быть больше, например, канализационный люк (маленький предмет с большой катушкой металлоискатель просто не увидит). И наоборот, катушка маленького диаметра способна обнаружить маленький предмет, но находящийся не очень глубоко ( например, маленькая монета или кольцо).

Поэтому я сначала намотал катушку среднего размера, так сказать, универсальную. Забегая вперёд, хочу сказать, что металлоискатель задумывался на все случаи жизни, то есть катушки должны быть разного диаметра и их можно менять. Чтобы быстро сменить катушку, я поставил на штангу разъём, который выдернул из старого лампового телевизора:

Ответную часть разъёма я закрепил на катушке:

В качестве каркаса для будущей катушки я использовал пластмассовый ковш, который был куплен в хозяйственном магазине. Диаметр ковша следует подобрать приблизительно равным 200 мм. От ковша следует отрезать часть ручки и днища так, чтобы остался пластмассовый ободок, на который следует намотать 50 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,27 миллиметров. На часть оставшейся ручки следует закрепить разъем. Получившуюся катушку изолируем при помощи изоленты в один слой. Затем нам нужно эту катушку заэкранировать от помех. Для этого нам понадобится алюминиевая фольга в виде полосы, которой мы обмотаем сверху так, чтобы концы получившегося экрана не замкнулись и расстояние между ними было приблизительно 20 миллиметров. Получившийся экран следует соединить с общим проводом. Сверху я также обмотал изолентой. Конечно, можно все это пропитать эпоксидным клеем, но я оставил так.

После испытаний большой катушки я понял, что нужно изготовить маленькую, так называемую снайперку, чтобы было легче обнаруживать предметы небольших размеров.

Готовые катушки выглядят вот так:

Настройка готового металлоискателя

Прежде чем начать настраивать металлоискатель, нужно убедиться в отсутствии металлических предметов вблизи поисковой катушки. Настройка заключается в подборе емкости конденсатора C2, для того чтобы получить максимальный уровень биений, который мы слышим в наушниках, так как в сигнале присутствуют множество гармоник(нужно выделить самую сильную). При этом движок переменного резистора R2 должен находиться как можно ближе к середине:

Штанга у меня получилась из двух частей, трубки были подобраны таким образом, что они входят друг в друга очень плотно, благодаря чему не пришлось придумывать специального крепления для этих трубок. Также были изготовлены подлокотник и рукоятка, чтобы было удобно выполнять проводку над землей. Как показала практика, это очень удобно: рука совершенно не устает. В разобранном виде металлоискатель получился очень компактный и умещается буквально в пакет:

Внешний вид готового прибора выглядит вот так:

В заключение хотелось бы сказать, что данный металлоискатель не подходит лицам, которые собираются работать по старине. Так как в нем нет дискриминации по металлам, вам придется копать все подряд. Скорее всего, вы очень сильно разочаруетесь. А вот любителям собирать металлолом данное устройство будет в помощь. Да и просто как развлечение детям.

Монтаж схемы управления

Электрическая схема состоит из микросхемы K561ЛА7, ее обвязки для регулировки, усилителя, питания и динамика. Микросхема имеет 4 логических элемента. Двое из них создают нужную частоту, третий играет роль поисковой части. Конечный логический элемент сравнивает обе частоты и при разных значениях выдает положительный сигнал на усилитель, который подает усиленный сигнал на динамик.

Схема металлоискателя на микросхеме, описанной выше, изображена на рисунке 8.

Собирать электрические принципиальные схемы очень удобно на макетной плате с отверстиями (рис.9). Или изготавливаем самодельную печатную плату, изображенную на рисунке 10. Изготовить плату можно лазерно-утюжным методом или обычным рисованием. Травлю производим любым известным способом.

Производим пайку деталей и припаиваем проводками все выносные детали – регуляторы, разъем для наушников, датчика и батарейки.

После сборки схемы, закрепляем ее в корпусе. Туда же помещаем батарейку. В качестве корпуса подойдет пластмассовая, монтажная, самодельная из дерева и другие коробки на ваш выбор (рис. 11).

Для трех регуляторов и разъема датчика необходимо проделать соответствующие размерам отверстия. Можно последовательно батарейке добавить выключатель и так же вынести его на корпус. Необходимо предусмотреть маленькие отверстия для динамика, или, в случае с наушниками, плотно закрепить разъем.

Главным условием при сборке корпуса является доступность, например для смены батареи, и, в то же время, герметичность – от внезапного дождя. Можно закрепить красивые колпачки на регуляторы, разукрасить коробку и подписать регуляторы с выключателем.

Устройство металлодетектора

Металлоискатель – самый главный инструмент ручного поиска металлов в хаотичной природной или искусственной среде. С помощью такого прибора можно искать не только чёрный металл, но и золото, серебро, другие драгоценные металлы. Принцип устройства любого металлоискателя основан на электромагнитных эффектах.

Вот как работает типичная технология поиска металла:

  1. Прибор создаёт электромагнитное поле.
  2. Металлический объект, скрытно расположенный в инородной среде, оказывает воздействие на такое поле, когда попадает в сферу его влияния.
  3. Прибор улавливает воздействие объекта на электромагнитное поле и сигнализирует об этом.

Большее количество моделей металлоискателей работают именно на таком принципе.

Технические различия такой аппаратуры позволяют получить более полную информацию о факте обнаружения металлического объекта, например:

  • оценить массу находки;
  • получить данные о форме, размерах и конфигурации объекта;
  • уточнить место расположения, в том числе – по глубине.

Самые простые, примитивные металлоискатели (обычно это самодельные конструкции для поиска золота, серебра и других металлов энтузиастов-любителей) собирают из готовых устройств и изделий, работающих с использованием электромагнитных эффектов.

Многие знакомы с примитивной, но вполне работоспособной схемой металлоискателя, в котором электромагнитное поле создаёт импульсный элемент обычного калькулятора.

Популярные статьи Заколка с цветком

Реакцию создаваемого поля на обнаруженные металлические объекты улавливает самый простой бытовой радиоприёмник. Сигнал о такой находке — звуковой, достаточно отчётливый и понятный.

Более сложные любительские и профессиональные устройства поиска металлов сохраняют логическую основу технологии в виде трёх компонентов:

  • генератора электромагнитного поля;
  • датчика изменений этого поля;
  • аппаратуры оценки обнаруженных аномалий, сигнализирующей об этом.

Устройства разного уровня сложности и функционального потенциала могут быть условно разделены на группы. Классификация на основе профессионализма и специализации пользователей – одна из общепризнанных:

  • любительская аппаратура, собранная собственноручно и используемая в качестве инструмента хобби или новичками в деле поиска металлов;
  • полупрофессиональная аппаратура, необходимая увлечённым любителям и фанатикам;
  • профессиональные металлоискатели для постоянно работающих в этой сфере;
  • специальные аппараты для мастеров поиска металла в сложных условиях – на глубине, под водой, с выделением драгоценных металлов.

Распространение аппаратуры поиска металлов таково, что многие устройства этого типа можно приобрести в магазинах садового и дачного инвентаря.

Аппарат для поиска и обнаружения металла нужен не только в деле рециклинга, в поиске артефактов и кладов. Многочисленные системы безопасности, всем известные рамки – одна из версий технологии поиска металла. Настройки этих рамок ориентированы на поиск оружия и аналогичных опасных предметов.

Катушка

Очень важный узел аппаратуры поиска металлов – катушка или рамка. Это чаще всего обмотка специальной конфигурации, задача которой сформировать электромагнитное поле и уловить его реакцию на обнаружение инородного для среды поиска металлического тела.

Многие любители изготавливают каркасы катушек самостоятельно. Это делается из соображений экономии средств или в надежде получить более качественный инструмент авторской конструкции.

Для этого используются подручные средства – пластмассовые изделия, фанера и даже заполнение монтажной строительной пеной собранной обмотки.

Оператор поиска или кладоискатель стремится найти наиболее эффективную технику работы с металлоискателем, выбирая нужные режимы работы электроники и правильные приёмы манипуляций катушкой.

Электронная схема

Логический элемент металлоискателя – электронная схема. Она выполняет много функций:

  1. Первая задача этого компонента заключается в создании электромагнитного сигнала нужного формата, который при помощи катушки преобразуется в поле.
  2. Вторая задача электронной схемы – анализ улавливаемых рамкой изменений поля, их обработка.
  3. Третья задача – подача информирующего сигнала оператору – звуком, светом, показаниями индикаторов и приборов.

Многие электронные устройства достаточно просты, их сборку может выполнить даже новичок. Полученное устройство будет работоспособным без настройки, если сборщик в точности выполнил рекомендации разработчика такой схемы.

Детали и настройка

Поисковый генератор нужно «вывести» на требуемую частоту 100—200 кГц, подбирая конденсаторы С2, C3. При среднем положении движка потенциометра R2 следует добиться, чтобы при возможно большем отношении частот опорного и поискового генераторов получить громко воспроизводимый капсюлем BF1 сигнал биений.

Усилитель с эмиттерным повторителем нужно настраивать подбором резисторов R10 и R12. Ориентиром должно служить напряжение 2,5 В на коллекторе ѴТ2 и на нагрузочном резисторе R14.

Юстировку термокомпенсации, выполненной на транзисторе VT1, следует осуществлять подбором резистора R5.

При этом нужно добиться, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером VT1 находилось в пределах 2—2,5 В.

Поисковую катушку L1 рекомендуется наматывать на болванке диаметром 160 мм. Она должна содержит 60 витков провода ПЭЛ-0,2. Затем нужно произвести однослойную обмотку изолентой.

После этого катушку следует обертывать (с небольшим разрежением между соседними витками) полоской из алюминиевой фольги — для электростатического экранирования. Электрический контакт между концами такого экрана недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).

Полученную рамку-датчик еще нужно обмотать для защиты от повреждений двумя-тремя слоями изоляционной ленты, приклеить «эпоксидкой» к основанию из стеклотекстолита (нефольгированного!) толщиной 2—4 мм. С помощью кронштейна устройство можно прикрепить к несущей штанге, например, стеклопластиковой лыжной палке с ручкой и блоком.

Рис. 2. Печатная плата самодельного металлоискателя на принципе биений.

В корпусе блока нужно разместить гальваническую батарею «Крона» и всю «электронику», смонтированную на печатной плате. Соединение поисковой катушки с платой — коаксиальным кабелем, проходящим внутри несущей штанги.

Теперь о радиодеталях, необходимых для сборки металлоискателя. Все их, включая полупроводниковые приборы и микросхемы, можно выбрать из разряда недорогих и широко распространенных. В частности, постоянные резисторы типа МЛТ-0,125.

В качестве потенциометра R2 может быть использован любой малогабаритный, желательно с выключателем. Последний на принципиальной электрической схеме условно не показан.

Конденсаторы постоянной емкости C1, С9 и С11 могут быть любыми малогабаритными, но с номиналами, указанными на принципиальной электрической схеме.

Более жесткие требования у конденсаторов С2, С4—С8: для большей надежности и долговечности их работы в разных условиях эти конденсаторы желательно выбирать из числа термостабильных. В частности, выполняющий роль «подстроечника» конденсатор C3 предпочтительно установить керамический, как наиболее устойчивый к значительным резким перепадам температур (например, типа КТ4-23 емкостью 4—20 пФ).

А в качестве С10, С12—С15 можно использовать конденсатор К53-2, гарантирующие стабильную работу схемы.

Реле времени со звуком

На рисунке 3 схема реле времени со звуком. На элементах D1.3 и D1 4 сделан мультивибратор, который вырабатывает импульсы частотой около 1000 Гц. Частота эта зависит от сопротивления R5 и конденсатора С2.

Между входом и и выходом элемента D1.4 включена пьезоэлектрическая «пищалка», например, от электронных часов или телефона-трубки, мультиметра.

Когда мультивибратор работает она пищит. Управлять мультивибратором можно изменяя логический уровень на выводе 12 D 1.4. Когда здесь нуль мультивибратор не работает, а «пищалка» В1 молчит. Когда единица, — В1 пищит.

Рис. 3. Схема реле времени со звуком.

Этот вывод (12) подключен к выходу элемента D1.2. Поэтому, «пищалка» пищит тогда, когда гаснет HL2, то есть, звуковая сигнализация включается сразу после того, как реле времени отработает временной интервал.

Если нам светодиодная индикация не нужна, — можно опять обойтись только двумя элементами.

На рисунке 4 схема реле времени, в котором есть только звуковая сигнализация.

Пока конденсатор С1 разряжен мультивибратор заблокирован логическим нулем и «пищалка» молчит. А как только С1 зарядится, -мультивибратор заработает, а В1 запищит.

Рис. 4. Схема реле времени, в котором есть только звуковая сигнализация.

Нужные детали для устройства

Изготовление металлоискателя пройдёт в 3 этапа.

  • Конструирование.
  • Сборка схемы.
  • Соединение рабочих деталей.

Состав необходимых материалы зависят от вашей конструкторской задумки.

  • Отвертки изолированные-диэлектрические до 1000В — советы как выбрать лучшего производителя

  • Диэлектрический изолированный инструмент для работы — какой лучше выбрать? Обзор производителей, фото + видео

  • Mitsubishi Electric: история компании

Примерный перечень инструментов:

  • Плоскогубцы; нож, и паяльная лампа; кусачки; отвертки.
  • При этом вам понадобятся и другие инструменты.

Примерный перечень материалов. Изоляционная лента (обязательно синяя, как известно с её помощью можно и космический корабль сделать); клей; краска и лак,

Достоинства металлоискателя на биениях.

Почему именно BFO? — Во первых, это самый простой вариант металлоискателя. Во вторых он обладает хоть какой то динамикой сигнала в зависимости от свойств предмета. Не то что импульсный металлоискатель – «пикающий» на все одинаково. Я не в коем случае не хочу принизить достоинства импульсного металлоискателя. Это тоже замечательный прибор, но для пляжа заваленного пробками и фольгой он не подходит. Многие скажут, что и металлоискатель на биениях не различает свойств предмета, воет и гудит на все одинаково. Однако это не так. Попрактиковавшись на пляже пару дней, я научился весьма неплохо определять фольгу как резкое и глубокое изменение частоты. Крышки же от пивных бутылок вызывают строго определенное изменение частоты, которое нужно запомнить. А вот монеты издают слабый, «точечный» сигнал — еле уловимое изменение частоты. Все это приходит с опытом при наличии терпения и неплохого слуха. Металлоискатель на биениях — это все-таки «слуховой» металлоискатель. Анализатором и обработчиком сигналов здесь является человек. По этому вести поиск нужно обязательно на наушники, а не на динамик. Причем лучший вариант – большие наушники, а не «затычки».

Схема радиовещательного приемника прямого усиления

На втором рисунке показана схема радиовещательного приемника прямого усиления для приема радиостанций в диапазоне длинных или средних волн.

Схема УНЧ почти такая же как на рисунке 1, но отличается тем, что один элемент микросхемы из выходного каскада исключен и на нем сделан усилитель радиочастоты, при этом, естественно, мощность выходного каскада, в теории, снизилась, но практически на слух какой-либо разницы замечено не было.

И так, на элементе D1.4 выполнен УРЧ. Для его перевода в усилительный режим между его выходом и входом включена цепь ООС, состоящая из резистора R4 и входного контура, образованного катушкой L1 и переменным конденсатором C6.

Рис.2. Принципиальная схема приемника на микросхеме К176ЛА7, К176ЛЕ5, CD4001.

Контур подключен ко входу УРЧ непосредственно, это стало возможным благодаря высокому входному сопротивлению элементов ИМС КМОП-логики.

Катушка L1 является магнитной антенной. Она намотана на ферритовом стержне диаметром 8 мм и длиной 12 мм (можно любой длины, но чем длиннее, тем лучше чувствительность приемника). Для приема на средних волнах обмотка должна содержать 80-90 витков.

Для приема на длинных волнах — около 250. Провод, практически любой обмоточный. Средневолновую катушку мотать виток к витку, длинноволновую — внавал 5-6-ю секциями.

Переменный конденсатор С6 — от «легендарного» набора для сборки приемника «Юность КП-101» 80-х годов прошлого века. Но, конечно же, можно и какой-то другой. Следует заметить, что используя КПЕ от карманного супергетеродинного приемника, соединив его секции параллельно (будет максимальная емкость 440-550 пФ в зависимости от типа КПЕ) можно будет уменьшить число витков катушки L1 в два и более раза.

С выхода УРЧ на D1.4 усиленное напряжение ВЧ поступает через разделительный конденсатор С8 на диодный детектор на германиевых диодах VD1 и VD2. Диоды должны быть обязательно германиевыми. Это могут быть Д9 с другими буквенными индексами, а так же, диоды Д18, Д20, ГД507 или зарубежного производства.

Продетектированный сигнал выделяется на конденсаторе С9 и через регулятор громкости на R1 поступает на УНЧ, выполненный на остальных элементах данной микросхемы.

Изготовление датчика

Схемы металлоискателей для разных устройств полностью отличаются друг от друга. Однако качественно собранный датчик может использоваться как универсальный для различных металлоискателей, работающих по одному принципу работы.

Для обмотки датчика используем лакированный провод ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,5 – 0,7 мм, который без проблем можно найти в магазине или старых кинескопных телевизорах и мониторах (рис. 2).

При диаметре катушки 20 см наматываем 100 витков провода. При других диаметрах изменяем количество витков, рассчитывая, что при 25 и 15 см диаметра наматывается 80 и 120 витков соответственно. После выполнения обмотки плотно обматываем ее изолентой, оставляя с запасом начало и конец провода.

Изготавливаем экран Фарадея, чтобы исключить различные помехи в катушке и микроконтроллерах. Необходимо обмотать катушку поверх изоленты пищевой фольгой. В конце обмотки фольгу не соединяем и оставляем разрыв в 2-3 см. Поверх фольги наматываем вразброс немного неизолированного провода маленького сечения (рис. 3).

В нескольких местах можно выполнить пайку провода и фольги. Все это снова обматываем изолентой.

После произведенных действий у нас должна получиться изолированная катушка с двумя вывода обмотки и выводом экрана. Соединяем их с экранированным кабелем от видео или аудиоаппаратуры. Экран кабеля соединяем с проводом от фольги, а жилы кабеля с проводами от катушки. Все это пропаиваем и надежно изолируем изолентой. На конце кабеля приделываем штекер с качественными контактами. Лучший вариант, если они позолоченные или серебряные. Штекер можно найти в кабелях для различной аппаратуры, там же берем и разъем.

Остается сделать корпус для катушки. Можно использовать два круглых диска из диэлектрического материала – фанеры, толстого картона или пластика. Между дисками помещаем обмотку. Затем пластмассовыми креплениями, которые можно приобрести в сантехническом магазине, плотно скрепляем эти два диска. Для поиска в водной среде можно герметизировать датчик эпоксидной смолой или специальными герметиками.

На верхнем диске прикручиваем или приклеиваем ушки из пластика или другого диэлектрического материала. Они понадобятся для крепления к штанге (рис. 4).

Технические характеристики микросхемы К561ЛА7:

Напряжение питания 3-15 В;- 4 логических элемента 2И-НЕ.

Рассмотрим схемы четырех электронных приборов построенных на микросхеме К561ЛА7 (К176ЛА7). Принципиальная схема первого прибора показана на рисунке 1. Это мигающий фонарь. Микросхема вырабатывает импульсы, которые поступают на базу транзистора VT1 и в те моменты, когда на его базу поступает напряжение единичного логического уровня (через резистор R2) он открывается и включает лампу накаливания, а в те моменты, когда напряжение на выводе 11 микросхемы равно нулевому уровню лампа гаснет.

График, иллюстрирующий напряжение на выводе 11 микросхемы показан на рисунке 1А.

Рис.1А
Микросхема содержит четыре логических элемента «2И-НЕ», входы которые соединены вместе. В результате получается четыре инвертора («НЕ». На первых двух D1.1 и D1.2 собран мультивибратор, вырабатывающий импульсы (на выводе 4), форма которых показана на рисунке 1А. Частота этих импульсов зависит от параметров цепи, состоящей из конденсатора С1 и резистора R1. Приблизительно (без учета параметров микросхемы) эту частоту можно рассчитать по формуле F = 1/(CxR).

Работу такого мультивибратора можно пояснить так: когда на выходе D1.1 единица, на выходе D1.2 — нуль, это приводит к тому, что конденсатор С1 начинает заряжаться через R1, а вход элемента D1.1 следит за напряжением на С1. И как только это напряжение достигнет уровня логической единицы, схема как-бы переворачивается, теперь на выходе D1.1 будет ноль, а на выходе D1.2 единица.

Теперь уже конденсатор станет разряжаться через резистор, а вход D1.1 будет следить за этим процессом, и как только напряжение на нем станет равно логическому нуля схема опять перевернется. В результате уровень на выходе D1.2 будут импульсы, а на выходе D1.1 тоже будут импульсы, но противофазные импульсам на выходе D1.2 (рисунок 1А).

На элементах D1.3 и D1.4 выполнен усилитель мощности, без которого, в принципе, можно обойтись.

В данной схеме можно использовать детали самых разных номиналов, пределы, в которые должны укладывать параметры деталей отмечены на схеме. Например, R1 может иметь сопротивление от 470 кОм до 910 кОм, конденсатор С1 иметь емкость от 0,22 мкФ до 1,5 мкФ, резистор R2 — от 2 кОм до 3 кОм, таким же образом подписаны номиналы деталей и на других схемах.

Рис.1Б
Лампа накаливания — от карманного фонаря, а батарея питания — либо плоская на 4,5В, либо «Крона» на 9В, но лучше если взять две «плоские», включенные последовательно. Цоколевка (расположение выводов) транзистора КТ815 показана на рисунке 1Б.

Второе устройство — реле времени, таймер со звуковой сигнализацией окончания установленного временного промежутка (рисунок 2). В основе лежит мультивибратор, частота которого сильно увеличена, по сравнению с пред-идущей конструкцией, за счет уменьшения емкости конденсатора. Мультивибратор выполнен на элементах D1.2 и D1.3. Резистор R2 взять такой же как R1 в схеме на рисунке 1, а конденсатор (в данном случае С2) имеет значительно меньшую емкость, в пределах 1500-3300 пФ.

В результате импульсы на выходе такого мультивибратора (вывод 4) имеют звуковую частоту. Эти импульсы поступают на усилитель, собранный на элементе D1.4 и на пьезокрамический звукоизлучатель, который при работе мультивибратора издает звук высокого или среднего тона. Звукоизлучатель — пьезокерамический зуммер, например от звонка телефона-трубки. Если он имеет три вывода нужно подпаять любые два из них, а потом опытным путем выбрать из трех два таких, при подключении которых громкость звука максимальная.

Рис.2

Мультивибратор работает только тогда, когда на выводе 2 D1.2 будет единица, если ноль — мультивибратор не генерирует. Происходит это потому, что элемент D1.2 это элемент «2И-НЕ», который, как известно, отличается тем, что если на его один вход подать нуль, то на его выходе будет единица независимо от того, что происходит на его втором входе.

Приведена принципиальная схема простого самодельного фото-реле на микросхеме серии К561. Фотореле предназначено для включения освещения снаступлением темноты и его выключения на рассвете. Датчиком уровня естественной освещенности служит фототранзистор FT1.

Ток на лампу подается через ключевой каскад на высоковольтных полевых ключевых транзисторах, работающих аналогично механическому выключателю. Поэтому, светильник может быть как на основе лампы накаливания, так и на основе любой энергосберегающей лампы (светодиодной, люминесцентной). Единственное ограничение — мощность лампы не должна быть более 200W.

Логика работы К561ЛА7

Рассмотрим логику работы элемента микросхемы . Если на оба входа элемента подать напряжение высокого уровня, то транзисторы VT1 и VT2 будут находиться в открытом состоянии, а VT3 и VT4 в закрытом. Таким образом, на выходе Q будет напряжение низкого уровня. Если на любой из входов подать напряжение низкого уровня, то один из транзисторов VT1, VT2 будет закрыт, а один из VT3, VT4 открыт. Это установит напряжение высокого уровня на выходе Q. Такой же результат, естественно, будет если на оба входа микросхемы К561ЛА7 будет подано напряжение низкого уровня. Девиз логического элемента И-НЕ — ноль на любом входе даёт единицу на выходе.

Вход Выход Q
A B
H H B
H B B
B H B
B B H

Таблица истинности микросхемы К561ЛА7

Цоколёвка микросхемы К561ЛА7

Принцип работы гирлянды на микросхеме КА561 ЛА7

Микросхема начинает генерировать импульсы в первом из 4 элементов 2И-НЕ. Длительность импульса свечения светодиода зависит от номинала конденсатора С1 для первого элемента и соответственно С2 и С3 для второго и третьего. Транзисторы фактически являются управляемыми «ключами», при подаче управляющего напряжения от элементов микросхемы на базу, открываясь они пропускают электрический ток от источника питания и питают цепочки светодиодов. Питание осуществляется от источника питания 9 В, с номинальным током не менее 100 мА. При правильном монтаже электросхема не нуждается в настройке и сразу работоспособна.

Обозначение радиоэлементов в гирлянде и их номиналы согласно выше приведенной схемы

R1, R2, R3 3 мОм — 3 шт.;R4, R5, R6 75-82 Ом — 3 шт.;С1,С2,С3 0,1 мкф — 3 шт.;НL1-HL9 светодиод АЛ307 — 9 шт.;D1 микросхема К561ЛА7 — 1 шт.;

На плате показаны дорожки для травления, габариты текстолита и расположение радиоэлементов при пайке. Для травления платы возможно применение платы с односторонним покрытием медью. В данной случае на плате устанавливается все 9 светодиодов, если светодиоды будут собраны в цепочку — гирлянду, а не смонтированы на плате, то ее габариты возможно сократить.