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無線電子工学および電気工学の百科事典 クリスマスツリーのガーランドスイッチ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 色と音楽のインスタレーション、花輪 新年の前夜、多くのアマチュア無線家は、新年の木をどのように復活させるかという質問を心配しています。 以下は、複雑さの程度と実装される照明効果が異なる、クリスマス ツリー ガーランド スイッチのいくつかのオプションです。 最も単純なスイッチは、38 つのガーランドを交互に切り替えます (図 1.1)。 ジェネレータは論理素子 DD1.2、DD1 上に作成され、高電圧スイッチはトランジスタ VT2、VT1 上に組み込まれてトリニスタ VS2、VS4 を制御します。 電力は、コンデンサ C1 を備えたパラメトリック スタビライザー R1VD1 からマイクロ回路に供給されます。 DD1 チップと EL2、EL2 ガーランド ランプの両方の定電圧は、VDXNUMX 整流器ブリッジから取得されます。
「Running Fire」効果を生み出すには、少なくとも 39 つのガーランドを交互に切り替える必要があります。 1 つのガーランドを制御するスイッチ (最初のオプション) の図を図に示します。 1. このデバイスの基礎は、DD3 マイクロ回路の 1 つの反転論理要素で作られた三相マルチバイブレーターです。 タイミング回路は要素 R3 ～ R1、C3 ～ CXNUMX によって形成されます。 論理素子の出力の XNUMX つに常に高レベルの電圧があり、トランジスタ - トリニスタ スイッチが開きます。 したがって、一度に XNUMX つのガーランドのランプのみが点灯します。 ガーランドELXNUMX～ELXNUMXのランプを交互に切り替えることで「ランニングファイア」の効果を得ることができる。
K555 および K155 シリーズ超小型回路のインバータは、マルチバイブレータで動作できます。 1 番目のケースでは、抵抗 R3 ～ R1 の抵抗は 176 kΩ を超えてはなりません。 CMOS マイクロ回路 (K561、K100) を使用することもできますが、タイミング抵抗の抵抗を 1000 ～ 1 倍に増やすことができ、コンデンサ C3 ～ CXNUMX の静電容量を同じ量だけ減らすことができます。 ガーランドのスイッチング周波数を変更するには、抵抗器 R1 ～ R3 の抵抗値を変更します。 これらを同時に制御することは困難です（業界では、広く使用される内蔵可変抵抗器を製造していません）。 これがこのガーランドスイッチの欠点です。 図上。 図４０は、「ランニングファイア」の速度を調整できるガーランドスイッチ（第２のオプション）の図を示す。
この装置はどのように機能するのでしょうか? 論理要素 DD1.1、DD1.2 には、繰り返し率が 0,2 ... 1 Hz である方形パルスの発生器が組み込まれています。 パルスは、2.1 つの D フリップフロップ DD2.2 および DD2 チップ DD1.3 で構成されるカウンタの入力に供給されます。 要素 DD2.1 とトリガ DD3 の入力 R の間にフィードバックが存在するため、カウンタの変換係数は 2 であり、常にトランジスタ VT4 ～ VT2 の 1 つが閉じます。 たとえば、VT1 が閉じている場合、そのコレクタからの正の電圧がトリニスタ VS3 の制御電極に印加され、トリニスタが開き、ELXNUMX ガーランドのランプが点灯します。 スイッチング周波数は、発電機の可変抵抗器 RXNUMX によって調整されます。 このデバイスでは、K155 シリーズのマイクロ回路を K 133 シリーズの対応するアナログに置き換えることができ、トランジスタ VT1 ～ VT4 は、KT315、KT3117、KT603、KT608 シリーズの任意の文字を使用できます。 トリニスタ VS1 ～ VS3 は、K ～ N の文字が付いたタイプ KU201、KU202 になります。 デバイスの超小型回路とトランジスタに電力を供給する電源は、少なくとも 200 mA の電流が流れるように設計する必要があります。 スイッチの欠点は、変圧器電源を使用する必要があることです。 これは、K155LAZ および K155TM2 マイクロ回路によって消費される電流が比較的大きいためです。 CMOSマイクロ回路を使用すると、消費電流を大幅に削減できます。この場合、38つのガーランドスイッチで行われるように、マイクロ回路は単純なパラメトリックスタビライザから電力を供給できます（図XNUMXを参照）。 K561 シリーズ超小型回路上の 41 つのガーランド (1.1 番目のオプション) のスイッチの図を図に示します。 1.2、a. ジェネレータは論理要素 DD3、DD2、および DD41,6 チップの 39 つの D フリップフロップ上の変換係数 1 のカウンタで作成されます。 論理素子の出力電圧のプロットを図に示します。 191。 これらはデバイスのロジックを理解するのに役立ちます。 ガーランドを制御するためのトランジスタ-トリニスタキー、超小型回路に電力を供給するための整流器および安定化器は、図の図によるとスイッチの場合と同じです。 814 (この場合、ツェナー ダイオード VDXNUMX として KSXNUMXZh または DXNUMXV を使用する必要があります)。
上で説明した「Running Fire」デバイスには、作業ロジックの不変性という共通の欠点があります。 ガーランド内のランプは指定された順序でのみ切り替わり、スイッチング周波数のみを変更できます。 同時に、照明ができるだけ多様で、目を煩わせたり疲れさせたりしないことが望ましい。 これは、ランプの持続時間だけでなく、スイッチングの順序も変更できる必要があることを意味します。 図に図４２は、これらの条件を満たすガーランドスイッチの図を示している。
デバイスの「心臓部」は K155RU2 チップです。これは 16 個の 0110 ビット ワード (この場合、ワードとは 1101、1 などの論理 4 と 1 のセットを意味します) 用のランダム アクセス メモリです。 このようなマイクロチップはどのように機能するのでしょうか? 4 つの入力 (D0000 ～ D1111) は、メモリに書き込む必要がある情報を供給するように設計されています。 これらの入力は情報と呼ばれます。 他の 16 つの入力 (A1 ～ A4) には、情報の書き込みまたは読み取りのために選択するセルのアドレスのバイナリ コードが供給されます。 これらの入力はアドレス入力と呼ばれます。 これらの入力のバイナリ コードを 1 から XNUMX に変更すると、XNUMX 個のセルのいずれかにアクセスできます。 入力 W に信号を印加することにより、マイクロ回路の所望の動作モードが選択されます。入力 W の電圧が低い場合はセルに書き込みが行われ、電圧が高い場合はメモリ セルに情報が保存されます。マイクロ回路を読み取ることができます。 読み取り時、情報は出力 CXNUMX ～ CXNUMX に供給されます。 マイクロ回路の出力はオープンコレクタであり、メモリセルに論理XNUMXが書き込まれると、対応する出力トランジスタがオープンになります（もちろん、コレクタ回路には負荷 - 抵抗が含まれている必要があります）。 したがって、任意のメモリ セルに数値を書き込むには、入力 D1 ～ D4 に適切な論理レベルを適用し、入力 A1 ～ A4 に必要なセルのアドレスのバイナリ コードを適用する必要があります。 次に、入力 W - にローレベル電圧が印加され、情報が記録されます。 情報を読み取るには、入力Wにハイレベルの電圧を印加する必要があります。 そして、アドレスコードが変化すると、対応するセルの内容に応じた信号が出力Ｃ１～Ｃ４に現れる。 V 入力は、超小型回路の動作を有効にするために使用されます。高レベルの電圧が印加されると、書き込みと読み取りは実行されません。 スイッチの回路図に従ってスイッチの動作を考えてみましょう。 SB6「スタート」ボタンとSB7「リセット」ボタンを使用して、デバイスの必要な動作モードを設定します。「リセット」ボタンを押した後、マイクロ回路のメモリセルにプログラムを書き込むことができ、「スタート」ボタンを押した後、ボタンを押すと録画番組が読み込まれます。 ボタン SB7 を押すと、論理要素 DD1.1 と DD1.2、DD1.3 と DD1.4、DD2.1 と DD2.2、DD2.3 と DD2.4 に RS フリップフロップが収集され、「リセット」されます。 、ＤＤ４．１およびＤＤ４．２は、論理要素ＤＤ１．１、ＤＤ１．３、ＤＤ２．１、ＤＤ２．３およびＤＤ４．１の出力が低電圧である初期状態に設定される。 論理要素 DD4.1 のピン 4.2 に到達すると、論理要素 DD1.1、DD1.3 およびトランジスタ VT2.1 に組み込まれたクロック ジェネレータの動作が無効になります。 次に、SB1 ～ SB4 ボタンを使用して、最初のメモリ セルに書き込まれるバイナリ ワードを入力します。 0111 を書き込む必要があるとします。これを行うには、ボタン SB2、SB3、SB4 を押します。 この場合、トリガー DD1.3DD1.4、DD2.1DD2.2、DD2.3DD2.4 が切り替わり、LED HL2、HL3、HL4 が点灯します。 その後、ボタンSB5「録音」を押します。 トリガ出力（論理素子ＤＤ３．１のピン３）からのパルスは、微分回路Ｃ２Ｒ１３および論理素子ＤＤ３．３を介してメモリチップＤＤ６の入力Ｗに供給される。 微分回路 C3R3.1 と論理要素 DD2 は、SB13 の「書き込み」ボタンを押した後、短い (数ナノ秒の長さ) 負のパルスが入力 W に到達し、入力された情報の記録を確実にするように機能します。情報は、アドレス入力 A3.3 ～ A6 のバイナリ コードに従って、アドレスの D2 ～ D13 に入力されます。 SB3.3 の「記録」ボタンが放された瞬間に、論理要素 DD5 の出力からコンデンサ C1 を通るパルスが、以前にバイナリ ワードが書き込まれていたすべての RS フリップフロップをリセットします。 論理要素 DD4 の出力からバイナリカウンタ DD1 の入力 C4 に受け取られたパルスは、アドレスを 5 つ増やします (そのバイナリ コードは、問題のマイクロ回路のピン 3.1、1、3.4、1 から取得されます) ）。 アドレス DD5 カウンタはリセットされないことに注意してください (カウント モードを保証するためにピン 12 と 9 は共通のワイヤに接続されています)。 その後、SB1 ～ SB4 ボタンを使用して、プログラムの新しいバイナリ ワードを入力し、SB5 の「記録」ボタンを押すなどして、16 個の 6 ビット バイナリ ワードのプログラム全体がメモリ チップに書き込まれるまで続けます。 プログラムが書き込まれた後、ボタンSB4.1「開始」を押すと、トリガーDD4.2 DD4.3がその状態を反対に変更し、ジェネレーターが論理要素DD4.4、DD5で動作し始めます。そのパルスは、はカウンタ DD1 に供給され、アドレス コード セルを変更します。 論理要素 DD4.2 の出力が論理 0 であるため、入力 W には常に論理 3.3 が存在し、論理要素 DD1 の入力に供給されます。 K4RU155 チップの出力 C2 ～ C1 には、メモリ セルに記録された情報に対応する論理レベルが表示されます。 出力Ｃ１〜Ｃ４からの信号は、トランジスタスイッチＶＴ２〜ＶＴ５によって増幅され、トリニスタＶＳ１〜ＶＳ４の制御電極に供給される。 トリニスタは、従来図 EL4 ～ EL2 に示されていた 5 つのランプの花輪を制御します。 DD1 マイクロ回路の出力 C4 に論理 1 があると仮定します。この場合、トランジスタ VT4 が閉じ、電流が抵抗 R1 とトリニスタ VS6 の制御電極を流れ、トリニスタが開き、ランプが点灯します。ガーランドEL0。 出力 C2 が論理 21 の場合、EL1 ランプは点灯しません。 デバイスの超小型回路は、VD2-VD5 ダイオード ブリッジ、VD1 ツェナー ダイオード、および VT6 トランジスタ上に組み立てられた安定化整流器によって電力を供給されます。 EL1 ～ EL4 ガーランド ランプは、VD6 ～ VD9 ダイオード ブリッジから得られる整流された電圧によって電力を供給されます。 スイッチ Q2 はガーランドをオフにするために使用され、スイッチ Q1 はデバイスの他の要素をネットワークから切断するために使用されます。 本装置には以下の部品が使用されています。 トランジスタ VT2 ～ VT5 には、KT3117、KT503、KT603、KT608、KT630、KT801 シリーズのいずれかを使用できます。 VT1 - KT503、KT312、KT315、KT316 シリーズのいずれか。 VT6 - KT801、KT807、KT815 シリーズのいずれか。 トリニスター KU201L (VS1 ～ VS4) は、K ～ N の文字が付いた KU202 に置き換えることができます。 ダイオード VD2 ～ VD5 は、示されているものに加えて、タイプ D310、KD509A、KD510A にすることができます。 ブリッジ整流器 KTs402、KTs405、KTs407 (任意の文字インデックス付き) を使用することもできます。 ダイオード KD202K (VD6-VD9) は、文字 L-R の KD202、および任意の文字の D232、D233、D246、D247 と置き換えることができます。 コンデンサ C1、C2 - タイプ K10-7、K10-23、KLS または KM-6。 C3-C5 -K50-6、K50-16、または K50-20。 すべての固定抵抗器は MLT タイプです。 可変抵抗器 R16 - SP-1、SP-0,4。 デバイスでは、KM 1-1 または KM D 1-1 などのボタンを使用できます。 他の種類のボタン (位置を固定しない P2K など) を使用することもできます。 スイッチ Q1 および Q2 - タイプ「タンブラー」(TV2-1、TP1-2、Tl、MT1 など)。 電源トランス01はテープ磁気回路SHL 16x20で作られています。 巻線 I には 2440 ターンのワイヤ PEV-1 0,08 が含まれ、巻線 II - 90 ターンのワイヤ PEV-1 0,51 が含まれます。 電力 10 ～ 20 W、電圧 8 ～ 10 V、電流 0,5 ～ 0,7 A の二次巻線を備えた他の変圧器を使用できます。 適切な変圧器 TVK-70L2、TVK- 110LM では、目的の電圧を得るために二次巻線の巻線の一部を削除する必要があります。 デバイスのほとんどの要素は、寸法 120 x 145 mm の Textolite ボードに実装されています (図 43、a)。
取り付けはワイヤーで行います。 VT6トランジスタは、面積約30cm^2のジュラルミンコーナーに搭載されています（ラジエーターとして機能します）。 ダイオード VD6 ～ VD9 およびトリニスタ VS1 ～ VS4 はラジエーターなしでボードに取り付けられますが、スイッチ付きランプの合計電力は 500 ワットを超えてはなりません。 SB1 ～ SB7 ボタン (KM1-1 タイプ) は、43,6 本の M3 ネジでメインボードに取り付けられた PCB ストラップ (図 XNUMX) に取り付けられています。 ボードの外側には、電源トランス T1、ヒューズ ホルダー FU1、電源スイッチ Q1 および Q2、可変抵抗器 R16 の要素があります。 ボードの要素はより線によって接続されています。 VS1 ～ VS4 SCR のアノードと EL1 ～ EL4 ランプを接続するワイヤは、SCR 花びらに直接はんだ付けされます。 電源回路を構成するワイヤの断面積は、少なくとも1mm2である必要があります。 デバイスのデザインはオプションです。 ケースの上部カバーには、ボタン SB1 ～ SB7、電源スイッチ Q1 および Q2、番組録画制御 LED HL1 ～ HL4、およびガーランドの切り替え速度を変更できる可変抵抗ノブ R16 があります。 ケース側壁にはヒューズホルダーFU1とガーランド接続用のソケットが設置されています（図示省略）。 すべての部品が正常に動作し、取り付けにエラーがなければ、デバイスはすぐに動作を開始します。 達成される照明効果は、ガーランド ランプの相対位置に大きく依存することに注意してください。 最も一般的なのは、最初の花輪のランプの後に 44 番目の花輪のランプが続き、次に XNUMX 番目、XNUMX 番目などという配置です。 図４４は、そのようなランプの組み込みの図を示す。 スイッチのプログラミングは次のように実行されます。 まず、プログラムが紙にコンパイルされます。これは、装置の 16 サイクルのそれぞれにおける 1 つのガーランドすべてのランプの状態の記録です。 ガーランドのオン状態は論理 0 で示され、オフ状態は論理 7 で示されます。次に、SB1 の「リセット」ボタンを押すと、デバイス チップが元の状態に設定されます。 その後、HL4 ～ HL1 の LED の点灯に注意しながら、SB4 ～ SB5 ボタンを連続して押してプログラムの最初の単語を入力し、「録音」ボタン SB16 を押します。 これが、超小型回路の 6 個のセルすべてに情報が記録される方法です。 次に、ボタンSBXNUMX「開始」を押します。スイッチは動作モードに入ります。
プログラミングするときは、電源投入時のこれらのセルの状態は不定であるため、マイクロ回路の 16 個のメモリ セルすべてに情報を書き込む必要があることに注意してください。 テーブル内。 図 3 は、さまざまな照明効果を得るためにガーランド スイッチをプログラムするためのいくつかのオプションを示しています。 左から右の各ワードの論理 1 は、それぞれボタン SB1 ～ SB4 のどれを押すべきかを示します。
最初と XNUMX 番目のプログラムは「発射」のエフェクトを提供し、残りのプログラムはより複雑なエフェクトです。 このデバイスを使用して実装できるプログラムの数は多く、オペレーターの想像力の余地が広がります。 ガーランドの切り替え速度を変更すると、さまざまな照明効果を得る幅広い機会が開かれることも覚えておく必要があります。 デバイスによって切り替えられるランプの総電力は1500 Wまで増加できますが、VD6-VD9ダイオードはそれぞれ40 ... 50 cm2の面積のラジエーターに取り付ける必要があります。 アマチュア無線家が KU208G シリーズの対称サイリスタ (トライアック) を自由に使える場合、ガーランド ランプの制御にも使用できます。 トライアックは図のように接続してください。 図４５（１つのチャネルのみの図が示されているが、残りは同様である）。 この場合、抵抗器 R45 ～ R21 (図 24 を参照) の抵抗値を 42 ... 1 kOhm に増やす必要があります。 KT3A トランジスタは KT605B、KT605A に置き換えることができ、VD940 ダイオード ブリッジは文字 A、B、Zh、I の KTs6、KTs402 に置き換えることができます。
トライアックスイッチングノードの46番目のバージョンを図に示します。 XNUMX。
前のものとの違いは、抵抗R2〜R5を備えたトランジスタスイッチVT21〜VT24（図42を参照）がDD7マイクロ回路の反転論理要素に置き換えられていることです（図17の回路の抵抗R20〜R42は保存されています）。 このような回路設計により、設計がある程度簡素化されます。 トライアック制御部は電磁リレーを使用することでさらに簡素化できます（図47）。 図からわかるように、抵抗 R21 ～ R24 の代わりにリレー巻線が含まれています。 このスイッチは、8 ～ 12 V の電圧で最大 100 mA の電流で動作するリレーを動作させることができます。たとえば、RES-10 (パスポート RS4.524.303、RS4.524.312)、RES-15 (パスポート RS4.591.003) .4.591.004、RS4.591.006、RS47）、RES-4.500.049（パスポート RF4.500.419、RF49）、RES-4.569.424（パスポート RSXNUMX）。 シンプルな回路設計に加えて、デバイスの低電圧部分が電源からガルバニック絶縁されているというもう XNUMX つの利点があり、これによりスイッチの使用の安全性が向上します。 デメリットとしては、リレー接点の磨耗により寿命が短くなることが挙げられます。
そして最後にもう一つオススメを。 電源電圧がオフになると（たとえ数秒の短時間であっても）、メモリチップに記録されているプログラムは破壊されます。 したがって、デバイスの超小型回路の電源回路をガルバニック電池または蓄電池からの電源に緊急に切り替えることをお勧めします。 これを実装するスキームを図に示します。 48.
通常モードでは、スイッチのマイクロ回路は整流器によって電力を供給され、電流は VD11 ダイオードを流れます。 同時に、小さな (10 ... 0,5 V) 逆電圧が印加されるため、VD1 ダイオードが閉じます。 主電源がオフになると、VD11 ダイオードが閉じますが、VD10 ダイオードが開き、超小型回路には GB1 バッテリーから電力が供給されます。 コンデンサ C6 は、主電源からバッテリへ、またはその逆に電源を切り替えるときに発生する電圧パルスを減衰し、デバイスのノイズ耐性を高めます。 ダイオード VD10、VD11 は、少なくとも 300 mA の電流を流せる任意のタイプのものを使用できます (たとえば、任意の文字の D226、KD105 が適しています)。 バッテリーGB1-3336L。 スイッチでこのノードを使用する場合、整流器の出力電圧に注意する必要があります。出力電圧は 5 ... 5,5 V (ただし 5 V 以上) でなければなりません。そうしないと、GB1 バッテリーが常に放電する可能性があります。 バッテリーの持続時間はその容量によって異なります。 ネットワークで長時間の停電（15 ～ 20 分以上）が発生すると、ガーランド ランプがまだ動作せず、新しいプログラムはわずか 3 ～ 5 分でダイヤルできるため、このような緊急電源は実用的ではありません。 。
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