Андрей Кашкаров - Современная электроника в новых практических схемах и конструкциях

• Название: Современная электроника в новых практических схемах и конструкциях
• Автор: Андрей Кашкаров
• Жанр: Техническая литература

В книге собраны принципиальные электрические схемы и описания простых электронных устройств для развития творчества радиолюбителей. Основное внимание уделено устройствам для улучшения домашнего быта, комфорту при управлении автомобилем, отдыха на природе. Представлены более 60 описаний различных схем, разработанных и проверенных автором, и варианты их реализации.

Современная элементная база, используемая в рекомендуемых схемах, позволяет упростить их монтаж, расширить эксплуатационные возможности, делает повторение устройств возможным для радиолюбителей, имеющих небольшой опыт и располагающих минимумом приборов настройки.

Книга рассчитана на радиолюбителей и широкие читательские круги.

---

Перспективы радиосвязи и журналы для радиолюбителей сегодня

Радиолюбители сегодня – это не только «мужики с паяльниками, которые в деревнях живут». Это огромная масса увлеченных любимым делом людей, постоянно развивающаяся, что-то ремонтирующая, усовершенствующая, изобретающая, активно общающаяся. Среди радиолюбителей есть люди, специализирующиеся на различных направлениях, например, на электронных устройствах автоматики, микроэлектронике, телефонной связи, а есть и любители радиосвязи. Всем им нужны журналы. Много журналов хороших и разных.

В последние годы, некоторые специалисты периодически высказываются о связи на КВ как о «несерьезной» и малопригодной для делового применения, основываясь на последних достижениях в области спутниковой связи и освоения диапазонов СВЧ (сверхвысокой частоты). В начале XXI века высказывались даже предположения о том, что через 20–30 лет практически все виды коммерческой и служебной связи будут переведены на УКВ и СВЧ диапазоны с широким использованием ретрансляторов, размещенных на искусственных спутниках Земли, а связь на КВ станет уделом только радиолюбителей.

Нашему поколению радиолюбителей не приходится рассчитывать на значительное расширение границ любительских КВ диапазонов. Несмотря на очевидный прогресс других видов связи, остается еще немало применений, в которых применение дальней коротковолновой связи (и УКВ) значительно экономичнее любых других видов связи, а в отдельных случаях вообще не имеет сколь либо серьезной альтернативы.

Для России, имеющей огромные малоосвоенные приполярные области, в которых использование систем на базе геостационарных спутников затруднительно или невозможно, коротковолновая радиосвязь еще в течение долгого времени будет оставаться архиважным дополнением коммуникационной инфраструктуры.

Потребителям, интересующихся готовой радиоаппаратурой, средствами связи и их комплектующими, в том числе антеннами для дальней коротковолновой радиосвязи когорта выходящих сегодня журналов может предложить богатый выбор оборудования – как от ведущих мировых производителей, так и от компаний, малоизвестных, но выпускающих уникальные продукты специального назначения, в том числе изделия на заказ.

Предложения по популяризации радио

Популяризация радио включает в себя комплекс мероприятий. Это информированность заинтересованного населения в средствах массовой информации, создание условий для деятельности клубов и ассоциации, объединяющих радиолюбителей, помощь от государственных органов и органов местного самоуправления, оказываемая клубам, ассоциациям и отдельным радиолюбителям.

Как этого достигнуть?

Необходимо привлекать внимание правительства и государственных органов, необходима программа, принятая на правительственном уровне для развития радиолюбительства, средств массовой информации (радиолюбительских журналов), привлечения заинтересованной молодежи, конкурсы и гранты.

В России принята Государственная программа «Патриотическое воспитание граждан Российской Федерации на 2006–2010 годы» (http://www.ed.gov.ru/ntp/fp/patr/). Такие же программы принимают все субъекты РФ. Это важные шаги для популяризации радио, ведь радиолюбители, в частности, имеющие позывной, общаются со всем миром. «Не гоже нам ударять в грязь лицом…»

Хотелось бы видеть практические итоги этих программ.

Андрей Петрович Кашкаров

RA1AGS

Глава 1. Электронные устройства автоматики и охраны

1.1. Полив цветов – на автомате

Тем из читателей, кто выращивает цветы на своих участках или в домашних условиях, не надо рассказывать о пользе этого увлечения. Большинство людей делает это по велению души. В последнее время даже стали проводить конкурсы и выявлять победителей в минисоревнованиях «Чей балкон краше?». Некоторые цветоводы имеют много свободного времени и с удовольствием наблюдают за ростками часами, другие ограничены во времени и могут посвятить любимому занятию только несколько минут в день. Самым главным при взращивании растений и поддержании уже взрослых декоративных цветов является создание соответствующего микроклимата – поддержание и постоянный контроль влажности почвы, окружающего воздуха и солнечных ванн. И если создать благоприятный климат окружающей температуры воздуха и дозировать солнечную энергию относительно просто – установив горшок с цветком в соответствующее место в интерьере квартиры, то поддержание влажности почвы требует ежедневного и тщательного внимания. А между тем, процесс полива можно автоматизировать, собрав и включив простое в повторении электронное устройство, схемы которого представлены на рис. 1.1 и 1.2.

Рис. 1.1. Электрическая схема дозатора и контроля влажности почвы устройства автоматического полива

Рис. 1.2. Электрическая схема таймера на 1 ч

Устройство состоит из трех частей, электрически взаимосвязанных между собой. Части устройства и их функциональная взаимосвязь отражены на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Блок схема устройства автоматического полива растений

Контроллер влажности почвы в постоянном режиме измеряет сопротивление почвы между контактами датчика влажности R и выдает на выходе управляющий сигнал – низкий уровень напряжения, если почва засушлива и требует увлажнения.

Таймер – устройство выдержки времени – выдает на выходе положительный управляющий импульс с периодичностью один раз в час.

Дозатор полива вместе со схемой совпадений сравнивает сигналы управления от предыдущих блоков и включает исполнительное устройство – электродвигатель, нагнетающий воду из резервуара в том случае, когда оба этих сигналы имеют низкий логический уровень.

Электродвигателем управляет исполнительное реле К1, рассчитанное на напряжение 12 В и коммутирующее ток до 3 А.

1.1.1. Принцип работы устройства

На логических элементах микросхемы DD1.1, DD1.2 К561ЛА7 собран сигнализатор влажности. Перед этим узлом стоит важная задача – сигнализировать о сухой почве и не допустить ее переувлажнения, так как в последнем случае это может погубить цветы. Поэтому система полива должна включаться на короткие промежутки времени, с постоянным контролем состояния влажности почвы.

Контакты Х1 изготовлены из металлических спиц (применяемых также для вязания) длиной 30 см каждая. Контактные проводники припаиваются к спицам с помощью припоя ПОС-61 (или аналогичного) и флюса. Проводники от датчиков – спиц выполнены гибким монтажным проводом МГТФ-0,8 и имеют длину не более 50 см каждый. Большая длина проводников к датчику приведет к ложным срабатываниям логических элементов микросхемы DD1.1 и DD1.2. Переменный резистор R1 необходим для регулировки чувствительности влажности почвы. Перед первым включением движок R1 устанавливают в среднее (по схеме) положение. Датчики – спицы помещаются в почву цветочного горшка на глубину до 20 см.

Пока почва сухая, она имеет большое сопротивление электрическому току (несколько десятков МОм). Сопротивление переменного резистора R1 меньше этого значения, поэтому на выводах 1 и 2 логического элемента DD1.1 присутствует сигнал высокого логического уровня. На выводе 3 DD1.1 будет низкий уровень (так как элемент включен как инвертор), а на выводе 4 элемента DD1.2 присутствует вновь высокий уровень. Благодаря этому напряжению заряжается оксидный конденсатор С3, который необходим для инерции срабатывания узла контроля влажности.

Когда С3 зарядится до напряжения 4–6 В (несколько сек) на выходе элемента DD1.3 окажется низкий уровень напряжения – он поступит на узел сравнения напряжений, собранный на элементе DD2.1. Элемент DD2.1 (ИЛИ с инверсией) согласно таблице истинности выдаст на выходе (вывод 11) управляющий сигнал высокого логического уровня, если на входах (выводы 12 и 13 DD2.1) будет сочетания двух низких уровней (в любом другом случае сигнал на выводе 11 будет иметь низкий уровень, транзистор заперт, электродвигатель М1 не работает).

Таким образом, при появлении на выходе логического элемента DD2.1 высокого уровня, откроется транзистор VT1, который подаст питание на исполнительное реле К1. Реле К1 своими коммутирующими контактами К1.1 замкнет цепь питания электромотора М1 с номинальным напряжением 12 В. В качестве электромотора М1 используется промышленный электродвигатель омывателя лобового стекла для автомобилей семейства ВАЗ-2101 – 2107. Резервуар для воды (жидкости) емкостью 1,3 л также используется промышленный – бачок омывателя лобового стекла автомобилей указанного типа. Диод VD1 препятствует броскам обратного тока через реле К1 и защищает переход транзистора VT1.

Соответственно, если почва в цветочном горшке влажная, то на выводе 12 элемента DD2.1 окажется высокий уровень напряжения. При этом на выводе 4 элемента DD2.2 также постоянно присутствует высокий уровень напряжения, кроме тех периодов, когда от таймера (рис. 1.2) поступает управляющий импульс низкого уровня с периодичностью один раз в час.