Раздел: Документация
0 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 29 машине и от машины к человеку. Пожарные машины, машины полиции и «скорой помощи» посредством проблесковых маячков передают информацию о необходимости уступить им дорогу. Мониторы, установленные в госпиталях и на предприятиях, являются средствами передачи информации и позволяют людям быть в курсе событий. Навигационные огни для обозначения фарватеров и препятствий, сигнальные огни и указатели мест швартовки являются примерами того, как передача информации с помощью света обеспечивает безопасность навигации. Как могли бы взлетать и садиться самолеты, если бы не было многочисленных сигнально-инфор-мационных огней? Передача информации с помощью световых сигналов применяется для обеспечения удобства и безопасности в бесчисленном множестве вариантов. Звук как средство передачи информации. В человеческом организме хранится информация о звуковых сигналах, которые могут быть выделены на фоне шумов и которые имеют определенный смысл. Для того чтобы световое сообщение попало по назначению, его следует передавать с определенной степенью направленности. Хотя человеческое ухо так же, как и глаз, имеет конусообразную «диаграмму направленности», эта диаграмма шире. Если у вас есть определенный опыт, то вы в состоянии распознать определенные звуки. Разные звуки настолько отличаются друг от друга, что определить значение каждого из них достаточно просто. Сирена, сигналы легковых и грузовых автомобилей, гудки буксиров и поездов имеют много общего и тем не менее легко различимы. Здесь играет роль не только тот тон, который мы слышим, но и частота повторений и величина интервалов. В некоторых случаях звук используется только для того, чтобы привлечь внимание и не несет другой смысловой нагрузки, а в некоторых случаях он выполняет и ту и другую функцию. Звуковые сигналы, призывающие пристегнуть ремни безопасности и вынуть ключ из замка зажигания, являются сигналами привлечения внимания, и в то же время несут некое информационное сообщение. Можно различить звонок с парадного или с черного хода. Звуковой сигнал появления дыма отличается от сигнала монитора входной двери. Звонки разных телефонов тоже могут отличаться друг от друга. Человек может научиться различать определенные звуки, сортировать их по отличительным признакам и вкладывать в них определенный смысл. Нет ничего необычного в том, что человек, услышав несколько сигналов азбуки Морзе, выделит какой-либо из них. потому что он отличается скоростью и ритмом. Виды световых и звуковых сигналов. При передаче световых сигналов могут быть приняты определенные соглашения, например то, что состояние «да» отображается большим интервалом времени, чем состояние «нет». Для передачи информации можно использовать определенный ритм: например, три коротких световых сигнала, затем три длинных, снова три коротких и последующая пауза информируют о передаче световым способом сигнала SOS. Информацию может нести цветовое сообщение, примером чего являются сигналы «можно ехать», «внимание» и «стоп» уличного светофора. Может быть принято соглашение о передаче информации количеством световых импульсов, например три сигнала, пауза, повтор. Можно передавать информацию за счет яркости свечения, например сначала свечение половинной яркостью, потом полной яркостью и затем снова половинной яркостью. Световые сигналы могут использоваться для указания направле- ния движения, например вправо-влево и вверх-вниз. Свет может использоваться для формирования букв, цифр и других символов. Световые сигналы, в зависимости от принятых соглашений, могут складываться или вычитаться. Звук имеет большие возможности в изменении тона и ритма. Тоны могут формировать различные комбинации для получения аккордов. Для привлечения внимания может быть использовано изменение тонов. Для получения определенной направленности может быть изменен угол передачи. Звук может передаваться таким же образом, как и свет, в смысле изменений повторов и ритмов. Информация может быть заложена в уровень громкости звука. Звук может быть «голосовым» и нести информацию в виде обычной речи, может сжиматься и растягиваться при передаче информации с временным кодированием, а может быть закодирован для передачи информации определенному приемному устройству, имеющему ключ для декодирования сообщений. Управление силовыми цепями как один из видов передачи информации. Человек или устройство взаимодействуют с другими устройствами посредством управления подачей энергии. В некоторых случаях команда поступает от датчика на ИС, которая в свою очередь связана с переключателем мощности. Автоматическое управление заключается в том, что чувствительное устройство (датчик) определяет изменение состояния или ситуации и передает полученную информацию на другое устройство для выполнения требуемой функции. Для изменения выполняемой функции может быть использована обратная связь. Обратная связь представляет собой процесс пересылки информации от приемника обратно к передатчику для корректировки или уточнения сложившейся ситуации. Хорошим примером является датчик температуры, который связан с устройством включения вентилятора, направляющего воздушный поток в район расположения датчика; при достижении заданных условий датчик выдает сигнал на выключение вентилятора. Далее в книге будут приведены примеры обмена сигналами между ИС для организации управления силовыми цепями. Двухсторонняя и односторонняя связь. Двухсторонняя связь означает «смену ролей» передатчика и приемника в процессе обмена сообщениями. Хорошим примером такой связи является интерком. в котором каждое оконечное устройство может запрашивать соединение и играть роль то передатчика, то приемника. Другими примерами двухсторонней связи являются телефон, радиостанции судовой связи, радиостанции для связи с самолетами, диспетчерская связь с грузовиками, полицейская связь и диспетчерская связь с машинами скорой помощи. При такой форме связи возможна немедленная обратная связь. Формами двухсторонней связи является связь с помощью флажков и световых сигналов. Односторонняя связь подразумевает передачу сообщений в одном направлении. Примерами однонаправленной связи являются радио и телевизионные передачи. При передаче такого типа передатчик не имеет прямого контакта с приемником. Еще одним примером однонаправленной передачи является передача информационно-рекламных сообщений Сообщения могут включать информационные и рекомендательные элементы. В таком случае обратная связь присутствует в неявной форме и немедленная реакция на сообщение отсутствует В данной книге приведено много подобных конструкций, предназначенных для передачи информации с помощью света и звука и управления силовыми цепями. Глава 6 Источники питания для ИС ИС, рассматриваемые в данной книге, могут работать при питании от батарей. Вообще говоря, батарейное питание исключает необходимость мер по предупреждению поражения электрическим током. Использование никель-кадмиевых аккумуляторов снижает затраты на замену батарей благодаря возможности многократного использования аккумуляторов после подзарядки. Применение зарядных устройств с питанием от сети также свидетельствует в пользу никель-кадмиевых аккумуляторов. Питание необходимо для работы как макетным платам, так и платам, выполненным путем травления. Питание макетных плат. Макетные платы со встроенным регулируемым источником питания являются чрезвычайно удобными для конструирования схем. Возможности таких источников питания довольно велики, и с их помощью может быть осуществлено питание значительного количества ИС. Встроенные преобразователи (выпрямители) обеспечивают стабилизацию и регулировку величины выходного напряжения постоянного тока. Для тех макетных плат, которые не имеют встроенного источника питания, можно сделать «внешний» источник питания, и эта задача не является очень сложной. Требования к источникам питания. Схемы, рассмотренные в данной книге, ребуют различных величин напряжения питания, хотя многие из них работают от постоянного напряжения величиной 9 В. Помимо этого некоторые схемы требуют двухполярного питания, что означает наличие положительного и отрицательного напряжения питания с общей средней точкой (землей). Для удовлетворения различных требований желательна возможность регулировки величины напряжения питания. Наилучшим решением является разработка достаточно мощного преобразователя из переменного напряжения в постоянное и использование его в режиме недогрузки. Вы не сможете увеличить напряжение свыше определенной величины, на которую рассчитан источник питания, однако можете уменьшать напряжение с помощью стабилизаторов напряжения с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Вопросы конструирования источников питания. Первым вопросом, который должен быть рассмотрен при проектировании источника питания, является трансформатор. Трансформаторы различаются по величине действующего напряжения на вторичной обмотке и по току во вторичной обмотке Трансформатор с действующим напряжением 12 В на вторичной обмотке и величиной тока 1 А пригоден для питания большинства схем. Следует помнить о том, что выходной уровень выпрямленного напряжения будет ближе к амплитудному, нежели к действующему напряжению на вторичной обмотке, поэтому трансформатор со вторичной обмоткой на 12 В будс1 выдавать после двухполупериодного выпрямления и фильтрации напряжение величиной 16,96 В (12-1,414). Потери напряжения на диодном мостике составят примерно 1,2 В, в результате чего выходное напряжение будет приблизительно равняться 15 В. Для всех встречающихся в тексте ИС напряжение, регулируемое в пределах от 3 до 15 В, будет вполне приемлемо. Выпрямительные диоды классифицируются по максимальному обратному напряжению, т.е. прикладываемому к аноду отрицательному потенциалу, который не должен превышаться. Действующее напряжение на вторичной обмотке величиной 12 В создает на диодах в мостовой схеме выпрямителя обратное напряжение величиной почти 17 В (12-1,414). Такие диоды, как 1N4004 и 1N4002, имеют величину максимального обратного напряжения, превышающую 17 В. Помимо этого диоды должны иметь величину тока в прямом направлении (If), равную по меньшей мере 1 А. Фильтрующие конденсаторы обеспечивают преобразование двухполупериодного выпрямленного напряжения в постоянное напряжение с небольшой величиной пульсаций. Фильтрующие конденсаторы должны иметь достаточно большую емкость (не менее 2500 мкФ). Номинальное напряжение конденсатора должно превышать реальное напряжение постоянного тока на этом конденсаторе. В данном случае величина номинального напряжения конденсатора должна составлять величину не менее 16 В. Необходимо учитывать полярность конденсатора при установке в схему, для того чтобы избежать пробоя диэлектрика и разрушения конденсатора. Помните, что обкладка конденсатора, изображенная на схеме дугой, означает отрицательную ( —) обкладку. Напряжения заданной величины можно получить, используя трехвыводные стабилизаторы. Они представляют собой ИС с ограничением тока и защитой от превышения температуры. Эти схемы очень просты в применении. Помимо этого такие ИС позволяют устранять пульсации напряжения, что очень важно в усилителях звуковых частот. Вы можете разработать схему со встроенной регулировкой, позволяющей получать точно такую величину напряжения, которая требуется. ИС типа 78ХХ представляют собой стабилизаторы положительного напряжения, а ИС типа 79ХХ-стабилизаторы отрицательного напряжения. ИС типа 78ХХ будут использоваться очень часто, т.к. в большинстве случаев потребуется положительное питание. Для удовлетворения специфических требований используйте такие стабилизаторы, как 7805, 7808 и 7812. ИС серии 78LXX используются в тех случаях, когда величина выходного тока не превышает 100 мА В данной главе рассмотрены наиболее удобные конструкции стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением Любой стабилизатор, удаленный от фильтрующего конденсатора более чем на 2 дюйм (5 см), должен иметь на входе дисковый конденсатор величиной 0.3 мкФ для фильтрации напряжений переходных процессов. В противном случае переходные процессы могут привести к выходу стабилизатора из строя. Однополярныи выпрямитель с регулируемым выходным напряжением. Эта схема (рис. 6.1) позволяет получать стабилизированное напряжение в диапазоне от 4 до 16 В при выходном токе до 1,5 А. Этого более чем Достаточно для питания ИС Ьиполярныи выпрямитель со стабилизированным выходом. Есть несколько ИС, которые требуют двухполярного питания. Для их питания можно  Рис. 6.1. Однополярный выпрямитель с регулируемым напряжением и максимальным током 1,5 А: Т1 трансформатор 120 В 12 В, 2 А, 60 Гц; 270 Ом; R2 5 кОм; VR1 стабилизатор на-D1 D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ, пряжения ИС LM317. 25 В; С2 0,1 мкФ; СЗ 15 мкФ, 25 В; R1  Земля или общая точка VR2 Рис. 6.2. Биполярный выпрямитель с положительным и отрицательным фиксированными выходными напряжениями: Т1 трансформатор 120 В24 В 1 А (вто- С2 0,1 мкФ; СЗ 15 мкФ, 25 В; VR1 ста-ричная обмотка со средней точкой); D1 билизатор напряжения ИС 7808; VR2 ста-D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ, 16 В; билизатор напряжения ИС 7908.  VR2 Рис. 6.3. Однополярный выпрямитель с возможностью выбора одного из двух значений выходного напряжения: Т1 трансформатор 120 В 12 В 2 A D1 напряжения 7805 или 7812; VR2 - ИС ста-D4 диод 1 N4002; С1 2500 мкФ 25 В- билизатора напряжения 7808; SW1 одн С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизатора полюсный переключатель.  Рис. 6.4. Однополярный выпрямитель с регулируемым напряжением и операционным усилителем в качестве управляющего элемента: Т1 -трансформатор 120 В, 60 Гц; D1 литепя LM741; R1 50 кОм; VR1 стабили-D4 диод 1N4002; С1 250 мкФ, 25 В; С2 затор напряжения ИС 7805 или 7803. 15 мкФ, 25 В; IC1 - ИС операционного уси- использовать схему, представленную на рис. 6.2, которая обеспечивает стабилизацию напряжения обеих полярностей. Однополярный выпрямитель представляет собой весьма полезную схему (рис. 6.3) с возможностью выбора напряжения. Выбор фиксированных стабилизированных напряжений производится с помощью переключателя. Однополярный выпрямитель с операционным усилителем. Эта конструкция однополярного выпрямителя с блокировкой очень удобна. На рис. 6.4 представлена его схема с регулируемым стабилизированных выходом и операционным усилителем в качестве управляющего элемента. ЛИТЕРАТУРА Более подробно вопросы разработки выпрямителей и стабилизаторов рассмотрены в следующих источниках: Marston, Ray. All About Power Supply Circuits.. Radio-Electronics, (July - 1984), page 65ff. Motorola, Inc. Voltage Regulator Hand Book, Theory and Practice, Phoenix, A2. 1976, 202 pages. National Semiconductor Corp.. Voltage Redulator Handbook. Santa Clara. CA.. 1975. Выпрямление переменного тока. В большинстве своем ИС работают с небольшими величинами напряжений, поэтому трансформатор, используемый в схемах преобразования переменного тока в постоянный (т. е. в выпрямителях), должен быть понижающим. Сетевое напряжение 120 В переменного тока с частотой 60 Гц понижается до 12 В (действующее значение). Степень понижения напряжения зависит от соотношения количества витков первичной и вторичной обмотки. Величины напряжений определяются в соответствии с формулой Тр: Тъ = Ер: Еч. где Т - количество витков, Е-напряжение: символ р относится к первичной обмотке, s-ko вторичной. 12 В на вторичной обмотке трансформатора - это действующее или среднеквадратическое значение напряжения переменного тока. Осцилло- 0 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 29
|
