Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №1

Отличительной особенностью устройства является отсутствие каких бы то ни было механических контактных групп, склонных к обгоранию при коммутации цепей с повышенным током нагрузки, что обеспечивает повышенную надежность, а также отсутствие в процессе коммутации радиопомех. Питание АБПУ производится от встроенного стабилизированного выпрямителя с выходным напряжением 5 В±10 %. Потребляемый устройством ток от источника питания при токовой нагрузке на каждый канал до 3 А не превышает 100 мА. Поэтому его можно питать также и от набора сухих гальванических элементов, имеющихся в широкой продаже.

Принципиальная схема АБПУ приведена на рис. 1.

Рис. 1.Принципиальная схема АБПУ

Устройство собрано на пяти микросхемах серии К155 и одной — К514. На элементах DD1.1-DD1.3 выполнен генератор прямоугольных импульсов. С помощью переменного резистора R1 можно вручную изменять частоту генерации. Импульсы с выхода генератора поступают на вход делителя частоты, который состоит из двух последовательно включенных делителей на 2 (D-триггеры микросхемы DD2) и делителя на 10 (DD3). Таким образом, коэффициент деления равен 40. Импульсы с частотой повторения в 40 раз меньшей частоты задающего генератора поступают далее на двоично-десятичный 4-разрядный счетчик DD4, работающий в коде 1–2 — 4–8, выходы которого подключены к дешифраторам DD5 и DD6. Дешифратор DD5 управляет контрольным семисегментным светодиодным индикатором HG1, а к выходам дешифратора DD6 подключены блоки десяти транзисторных ключей. В процессе счета импульсов транзисторные ключи поочередно открываются, управляя включением тех или иных цепей.

При подаче уровня логического 0 на вход S элемента DD2.1 нажатием кнопки с фиксацией SB2 счет прекращается, и счетчик хранит ранее полученную информацию. Таким образом, на неограниченное время остается включенным тот транзисторный ключ, который был включен в момент нажатия кнопки. При повторном нажатии кнопки SB2 на вход S элемента DD2.1 поступает уровень логической 1, счет импульсов возобновляется и происходит дальнейшее переключение транзисторных ключей.

При нажатии на кнопку без фиксации SB1 делители DD2, DD3 и счетчик DD4 устанавливаются в нулевое состояние и после отпускания этой кнопки, если кнопка SB2 разомкнута, счет начинается с 1.

Блоки транзисторных ключей могут быть реализованы по самым различным схемам в зависимости от характера коммутируемой нагрузки — номинальных значений напряжения и тока. На рис. 2 показаны некоторые возможные варианты схемного выполнения транзисторных ключей.

Рис. 2. Схемы транзисторного ключа:

_{а — первый вариант ключа; б — схема мощного ключа; в — схема ключа для коммутации головных телефонов}

Транзисторный ключ, схема которого показана на рис. 2,а, рассчитан на ток нагрузки до 1 А, однако в том случае, если выходной транзистор будет снабжен теплоотводом, ток нагрузки может быть увеличен до 3 А. Если вместо транзистора КТ315А использовать КТ315И, номинальное напряжение нагрузки и напряжение питания ключа может быть увеличено до 60 В. Допустим, что вход этого ключа присоединен к выходу 3 дешифратора D6. Когда на входы дешифратора будет подан код, соответствующий десятичному числу 2, на выходе 3 дешифратора окажется низкий потенциал, соответствующий уровню логического 0. Транзистор VT1.1 окажется заперт, а транзистор VT2.1 открыт до насыщения, и нагрузка окажется под током. При смене кода на входе дешифратора на его выходе 3 появится высокий потенциал, соответствующий уровню логической 1. Транзистор VT1.1 откроется, а транзистор VT2.1 закроется. Нагрузка будет выключена. Сопротивление резистора R2.1 подбирается таким, чтобы насытить выходной транзистор в открытом его состоянии. В качестве нагрузки на схеме показана лампа накаливания, но можно использовать и другие потребители.

На рис 2,б показана схема мощного ключа, выходной каскад которого собран на транзисторе П210А. Для использования выходного р-n-р транзистора здесь понадобилось добавить к предыдущей схеме один инвертирующий каскад. При указанных на схеме сопротивлениях резисторов ключ обеспечивает в нагрузке ток 0,6 А. При уменьшении сопротивления резистора R2.2 увеличивается ток базы транзистора VT2.2 при запертом транзисторе VT1.2, уменьшается сопротивление коллектор — эмиттер VT2.2, что приводит к увеличению тока базы выходного транзистора и соответствующему увеличению тока нагрузки. При сопротивлении резистора R2.2, равном 1 кОм, ток нагрузки достигает 1,8 А. Для дальнейшего увеличения тока нагрузки нужно уменьшать сопротивления всех трех резисторов с соответствующим увеличением их мощности рассеяния.