Transkript

1 ROÈNÍK XII/27. ÈÍSLO 3 Dìjiny Z dìjin pøenosu vìdyzpráv a na techniky dálku Historie elektøiny a magnetizmu ROÈNÍK LVI/27. ÈÍSLO 3 V TOMTO SEŠITÌ Z dìjin vìdy a techniky... PRAKTICKÁ ZAPOJENÍ Z ELEK- TRONIKY Využití solární energie... 3 Regulátor k solárnímu panelu... 3 Mìnièe DC/DC... 5 Nf zesilovaèe... 9 Sí ové multifunkèní relé... 3 Spínaè a zdroj... 4 Indikátor pøepìtí a podpìtí sítì... 6 Indikátor stability kmitoètu... 9 Univerzální øídicí obvod... 2 Indikátor sledu fází Èasovaè, zpožïovací obvod Indikátor velikosti sí ového napìtí Elektronika pro dílnu i domácnost...26 Mìøiè délky telefonních hovorù Sinusový nf generátor Regulátor k pájecímu peru Mìøiè rychlosti reakce Závìr, Literatura ZAJÍMAVÁ A PRAKTICKÁ ZAPOJENÍ Nf technika...36 Radiotechnika...39 KONSTRUKÈNÍ ELEKTRONIKA A RADIO Vydavatel: AMARO spol. s r. o. Redakce: Zborovská 27, 5 Praha 5, tel.: , tel./fax: Šéfredaktor ing. Josef Kellner, sekretáøka redakce Eva Marková, tel Roènì vychází 6 èísel. Cena výtisku 36 Kè. Rozšiøuje PNS a. s., Transpress spol. s r. o., Mediaprint & Kapa a soukromí distributoøi. Pøedplatné v ÈR zajiš uje Amaro spol. s r. o. - Michaela Hrdlièková, Hana Merglová (Zborovská 27, 5 Praha 5, tel./fax: , Distribuci pro pøedplatitele také provádí v zastoupení vydavatele spoleènost Mediaservis s. r. o., Zákaznické centrum, Moravské námìstí 2D, P. O. BOX 35, Brno; objednávky tel: ; fax: ; zakaznickecentrum@mediaservis.cz; reklamace - tel.: Objednávky a predplatné v Slovenskej republike vybavuje MAGNET-PRESS Slovakia s. r. o., Šustekova 8, 85 4 Bratislava, tel.: 42 2 / predplatne@press.sk ; Podávání novinových zásilek povoleno Èeskou poštou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov 65/96 ze dne ). Inzerci v ÈR pøijímá redakce, Zborovská 27, 5 Praha 5, tel.: , tel./fax: Inzerci v SR vyøizuje MAGNET-PRESS Slovakia s. r. o., Šustekova 8, 85 4 Bratislava, tel.: 42 2 / ; Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá autor (platí i pro inzerci). Nevyžádané rukopisy nevracíme. pe@aradio.cz ISSN , MK ÈR E 7443 AMARO spol. s r. o. Evangelista Torricelli a barometr Evangelista Torricelli se narodil poblíž italské Faenzy Mìl svého velmi osvíceného kmotra, který jej pøivedl k matematice, když jej zapsal ke studiu na jezuitské koleji. V roce 627 odejel do Øíma, kde studoval matematiku u žáka a pøítele Galileo Galilea, profesora Benedetta Castelliho. Ovlivnìn pracemi Galilea a jeho prací o pohybu sepsal svá pozorování a názory v knize Traktát o pohybu, která byla vydána v roce 64. V roce 64 se pak sám stal pøímo Galileovým žákem a následovníkem, a na poslední tøi mìsíce Galileova života v roce 642 dokonce jeho sekretáøem (Galileo byl v té dobì za své názory v domácím vìzení ). Po Galileovì smrti se stal profesorem na katedøe matematiky a filozofie univerzity ve Florencii. Podrobným studiem prací Galilea se dopracoval k poznání, které publikoval v roce 643, že i vzduch má svou váhu a že nelze pomocí podtlaku vzduchu vytáhnout vodní sloupec do vìtší výšky, než asi m. Je tøeba si uvìdomit, že doba, ve které žil Galileo a Toriccelli a s nimi další badatelé, byla doba køes anského tmáøství. Od dob Aristotela bylo nemyslitelné uvažovat o tom, že by mohlo existovat vzduchoprázdno (i když Démokritos z Abdery a Lukrecius uvažovali, že mezi jednotlivými prvoèásticemi hmoty - atomy - musí existovat prázdný prostor), a teorii neexistence vzduchoprázdna pak ve 3. století oficiálnì vyslovil Tomáš Akvinský (225 až 274). Tato teorie se stala oficiálním církevním (køes anským) dogmatem na dlouhou dobu. Doba temna byla ukonèena teprve pøijetím Koperníkovy heliocentrické teorie, a teprve poté byl možný vìdecký rozvoj. Galileovy knihy byly vyškrtnuty z církevního seznamu zakázaných knih až v roce 757! Církev pak oficiálnì uznala pravdivost jeho teorií až nedávno - v roce 992. Galileo vynalezl mj. sací pumpu, a tvrdil, že prostor mezi pístem jeho pumpy a povrchem vody je vzduchoprázdno, které se voda snaží vyplnit. Snažil se vysvìtlit, jak je to možné, jenže vycházel z nesprávných pøedpokladù. Proè nelze sloupec vody vytáhnout libovolnì vysoko vysvìtloval tím, že se voda pøetrhne podobnì, jako velmi tenký drát spuštìný svisle, vlastní vahou. Pokusy se sloupcem vody v olovìné rouøe provádìl i Gasparo Bertie kolem roku 64, a to za spoluúèasti dalších vìdcù té doby, pøi stavbì vodovodního potrubí v novostavbì domu. Výsledky tìchto pokusù však byly publikovány až po jeho smrti. Torricelli se inspiroval pokusy Bertieho a v polovinì roku 644 popsal v dopise svému pøíteli Ricciemu, jakým zpùsobem pøi svých pokusech postupuje. Spolu s dalším svým spolupracovníkem použili delší sklenìnou trubièku na jednom konci zaslepenou a naplnili ji rtutí. Trubièku pak postavili zaslepeným koncem vzhùru a druhý, otevøený konec zùstal trvale ponoøený v nádobce se rtutí. Hladina rtuti v trubièce poklesla a to do výšky pøibližnì 76 cm. Dovodil z toho, že prostor v trubièce nad hladinou rtuti je prázdný, a aby to dokázal, uèinil další pokus - na hladinu rtuti v nádobì nalil vodu a pomalu trubièku zvedal. Jakmile se její spodní konec dostal nad rozhraní rtu - voda, voda okamžitì vtekla do trubièky a rtu vyplnila trubièku až po horní konec. Z prvních zápisù, které o tìchto pokusech byly uèinìny, lze odvodit, že jak existenci prázdna - èi vzduchoprázdna, tak princip barometru objevil Torricelli v roce 643. Byl prvním, kdo vakuum dokázal trvale udržet. Prostor nad rtutí pak byl nazván Torricelliho prázdnota. Torricelli správnì z pokusu odvodil, že v prvním pøípadì to byl tlak vzduchu (ve svých dopisech, které si s Riccim posléze vymìòoval, nazýval atmosférický tlak povìtøím ), který nedovolil, aby hladina rtuti klesla níže, a v druhém, ponìvadž je voda o mnoho lehèí než rtu, tlak vzduchu ji do trubièky natlaèil. Pokusy pak byly opakovány dalšími vìdci, ale ještì Blaise Pascal (623 až 662) tvrdil o dva roky pozdìji, že prostor nad rtutí vyplòuje povìtøí, které se do trubièky natlaèí pøes póry ve skle. Pøi delším soustavném pozorování navíc Torricelli zjistil, že výška rtu ového sloupce se den ode dne nepatrnì mìní a zmìny výšky hladiny rtuti závisí na poèasí. Usoudil z toho, že výška hladiny je dána tlakem okolního vzduchu, který se mìní v závislosti na povìtrnostní situaci. Pøístroj, který sestavil, byl tedy prvním barometrem, i když tento název (složený z øeckých slov baros a metron) použil poprvé až Robert Boyle nìkdy kolem roku 663. Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

2 Torricelli se ovšem nezabýval jen tìmito pokusy. Ještì pøedtím zformuloval zákon vytékání kapaliny v závislosti na velikosti otvoru ve stìnì otevøené nádoby a odvodil napø. rovnici urèující rychlost vytékání kapaliny (Torrricelliho rovnice). Další jeho objevy se týkaly pøevážnì matematiky - napø. odvodil výpoèet cykloidy a další zajímavé vztahy, které popsal v knize Opera Geometrica z roku 644. Zemøel v øíjnu 647 ve Florencii a v rùzných pramenech se data úmrtí liší - od 22. do 25. øíjna. Dnes víme, že atmosférický tlak se mìní nejen v závislosti na poèasí, ale také na nadmoøské výšce pozorovatele. Pro øadu nevýhod (cena, rozmìry, jedovatost rtuti) se již rtu ové barometry pøíliš nepoužívají, atmosférický tlak se v souèasnosti mìøí pøevážnì aneroidem. Prameny: Encyclopedia Britannica, Encyclopedia Wikipedia, Andrzej Maciazek: Pomiary (sta pojednávající o atmosférickém tlaku uveøejnìná na internetu). Antonio Santi Giuseppe Meucci Tak zní celé jméno málo známého italského objevitele, chemika, konstruktéra a emigranta. V kapitolách všech uèebnic na svìtì, kde se hovoøí o telefonu, najdete zmínku o tom, že vynálezcem tohoto zaøízení k pøenosu hlasu na dálku je Graham Bell, který získal patent na telegrafickou metodu pøenosu hlasu.... Již ménì je známa skuteènost, že na princip pøišel døíve Elisha Gray, který se se svým objevem svìøil Bellovi a ukázal mu i dokumentaci, kterou mìl pøipravenu k podání patentu. Bell ji okopíroval a pomocí známostí zajistil, že zápis o podání jeho patentové pøihlášky byl zaregistrován o dvì hodiny døíve, než Grayovy. Na zkoumání možností, jak pøenášet hlas, pracovaly ještì další známé osobnosti té doby, jako napø. J. P. Reis nebo Edison. Prakticky nikdo, nebo jen velmi malý okruh zasvìcených ví, že prvním, kdo skuteènì ohlásil nový vynález a nechal si toto ohlášení soudnì potvrdit, byl Antonio Meucci již v roce 87. Toto ohlášení platilo po dobu jednoho roku a muselo se každoroènì obnovovat, bìhem doby platnosti nemohl nikdo pøihlásit patent na stejný princip. Meucci z finanèních dùvodù (za registraci ohlášení se vybíralo dolarù) v roce 874 své ohlášení neprodloužil a tak vlastnì umožnil Bellovi získat patent. Pøesto na základì nepochybných dùkazù pøijal americký senát dne. èervna 22 usnesení, že jediným a pravým vynálezcem telefonu je Antonio Meucci. Osobnì si ale dovolím pochybovat o tom, že by vydavatelé uèebnic tuto skuteènost nìkdy v budoucnu akceptovali. Podívejme se na Meucciho struèný životopis. Narodil se v Itálii, v San Fredianu poblíž Florencie v dubnu 88. Studoval chemii a mechaniku na florentinské akademii a pak pracoval jako technik v rùzných divadlech ve Florencii až do roku se oženil a krátce nato se zapletl do politických sporù, které provázely sjednocování Itálie. Byl dokonce na nìkolik mìsícù uvìznìn. Tyto problémy zpùsobily, že Florencii opustil a pøijal místo divadelního scénického výtvarníka v kubánské Havanì. Ve volném èase se však zabýval vynalézáním - objevil napø. nový zpùsob galvanizace kovù, kterou pak Kubánci používali pro vojenské úèely, stal se známým pøedvádìním elektrických šokù a jejich využitím pro léèebné úèely. Ke vzájemnému dorozumívání s pøítelem, který sedìl v sousední místnosti, zøídil drátové vedení a domlouvali se pomocí nìèeho, co bychom dnes nazvali sluchátko, zapojeným na obou koncích drátù. Tehdy ještì v okruhu nepoužíval baterii. V roce 85 se pøestìhoval do Ameriky a blízko New Yorku na Staten Island se usadil. Jeho ohromnou nevýhodou bylo, že se nebyl schopen domluvit jinak než italsky, a ponìvadž žil pøevážnì v italské spoleènosti dalších emigrantù, nemìl potøebu se anglicky uèit. Jeho èinnost spoèívala v nejrùznìjší pomoci krajanùm, kteøí tehdy do Ameriky pøijíždìli a zakládali tam rùzné továrny. Meucci vylepšoval používané technologie a podal 4 patentù uplatòujících se pøi výrobì piva, papíru, svíèek, š áv z ovoce, sestrojil mìøiè vlhkosti apod. Jeho manželka byla ale vážnì nemocná a od roku 855 byla prakticky pøipoutaná na lùžko. Meucci si tehdy vzpomnìl na své pokusy v Havanì a zøídil fungující telefonní spojení mezi jejím lùžkem a dalšími místnostmi v domì a také s dílnou, kterou mìl v budovì opodál. Své zaøízení dokonce veøejnì pøedvádìl a jeho pokusy byly popisovány i tiskem - bohužel v novinách, které byly pro italské pøistìhovalce vydávány v New Yorku italsky. Jeho finanèní situace však byla velmi špatná. Meuccimu se pøihodilo i neštìstí - když na parníku Westfield vybuchl kotel, ocitl se v nemocnici. Jeho manželka tehdy vìtšinu prototypù jeho vynálezù prodala za šest dolarù do bazaru, aby mìla na obživu - mezi nimi byly i pøístroje k telefonování. Když se uzdravil, nepøetržitì pracoval na tom, aby pøístroje, o které pøišel, znovu sestrojil. Potøeboval také peníze na definitivní patentovou pøihlášku telefonu. Chtìl svùj telefon pøedvést na pøedsednictvu telegrafní spoleènosti Western Union, ovšem tam si na nìj bìhem celého roku 874 neudìlali èas, a tak se Meucci znechucen vzdal dalšího snažení. Když se dozvìdìl o tom, že na telefon na stejném principu, jaký použil sám, získal patent Bell, podal prostøednictvím právníkù protest. Bohužel, všechny listiny, které by mohly potvrdit jeho prvenství, se na patentovém úøadì ve Washingtonu ztratily, údajnì i zde zapracovaly Bellovy známosti. Ani Western Union nemìla zájem na tom, aby se o Meuccim hovoøilo, ponìvadž Bell s nimi uzavøel dohodu o podílu na zisku ve výši 2 % za využívání jeho vynálezu po dobu 7 let. Podívejme se zpìt na historii zaèátkù telefonu: zaèala v roce 849, když Meucci svùj první systém použil v Havanì. O pìt let pozdìji jen popsal princip telefonu (aniž by sestrojil pøístroj) Charles Bourseul. V roce 854 pøedvádí telefon Meucci v New Yorku. V roce 86 Johann P. Reis pøedvádí pøerušovaný zpùsob pøenosu hlasu (membrána rozechvívaná zvukem se dotýká kontaktu a na druhé stranì je použito elektromagnetické sluchátko). O rok pozdìji Reis na svém principu pøenáší hlas na vzdálenost asi 5 m. V letech 873 až 875 Edison zjiš uje, že uhlíková zrníèka v krabièce uzavøené z jedné strany tenkou vodivou membránou mìní svùj odpor, když se membrána rozechvìje zvukem, a sestrojuje jednostranné zaøízení na pøenos zvuku. Roku 876 Bell získává patent a Edison zkouší první uhlíkový mikrofon. V roce 877 pak Edison získává nìkolik patentù na telefon jako prakticky použitelný pøístroj a o rok pozdìji zøizuje telefonní linku mezi New Yorkem a Filadelfií v délce pøes 2 km. Meucci ze svého vynálezu telefonu nikdy nezískal ani dolar. Zemøel v bídì roku 889 a na Staten Island bylo péèí organizace synù Itálie vybudováno muzeum, kde jsou vystaveny památky po nìm a demonstrovány jeho vynálezy.. èervna, kdy bylo pøijato usnesení senátu USA, každoroènì italští radioamatéøi vyhlašují tzv. Meucciho den. Podle internetových stránek a dalších internetových pramenù sestavil QX Øez vložkou Meucciho pøístroje Literatura [] Locci, M.: Istorija fiziki. Mir, Moskva 97. [2] Netoliczka, E.: Illustrierte Geschichte der Elektrizität. Pichler s Witwe & Sohn, Wien Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

3 PRAKTICKÁ ZAPOJENÍ Z ELEKTRONIKY Ing. Jiøí Vlèek Toto èíslo KE je vìnováno dvìma vìtším tématùm - izolované (ostrovní) sítí malého napìtí napájené solárním panelem, akumulátorem nebo motorgenerátorem, a dále kontrolním a øídicím obvodùm pro silnoproudá zaøízení - tzv. multirelé. Nechybìjí návody pro domácí dílnu a rùzná jednoduchá zapojení. U všech konstrukcí jsem se snažil o co nejjednodušší øešení a snadnou zhotovitelnost. Využití solární energie (obvody pro izolované sítì napìtí) Následující tématický celek se zabývá nejen problematikou využití solární energie, ale také mìnièi napìtí a nf zesilovaèi používanými v sítích, které jsou napájeny z alternativních zdrojù energie. Popisované mìnièe a nf zesilovaèe jsou použitelné také v zaøízeních napájených z autobaterie, v chatách bez elektrické pøípojky, v karavanech nebo na lodích. Solární energii mùžeme využívat k pøímé výrobì elektrické energie pomocí fotovoltaických èlánkù. Tuto možnost volíme pøedevším v místech bez pøipojení na elektrickou sí. Solární energie je využitelná na celé Zemi i ve vesmíru. Fotovoltaický panel je soustava èlánkù zapojených do série, popø. serioparalelnì. Tyto èlánky mohou být: Monokrystalické - úèinnost 4 až 6 %, zvýšení úèinnosti se dosahuje povrchovým strukturováním a antireflexní vrstvou na pøední stranì. Multikrystalické - úèinnost až 4,5 %, vyrábìjí se z køemíku. Tenkovrstvé - vyrábìjí se z teluritu kademnatého, slitiny CIS (Cu In Se). Fotovoltaické panely se standardnì vyrábìjí pro napìtí 2 nebo 24 V. Rozsah výkonu je od,7 do W. Z obr. mùžeme snadno poznat jejich nejdùležitìjší vlastnosti. Chovají se podobnì jako zdroje napìtí s proudovým omezením. Maximální odebíraný proud je témìø lineárnì závislý na svìtelném pøíkonu. Vyrábìjí se systémy, které kromì napájení vlastních spotøebièù mohou dodávat proud do elektrorozvodné sítì. Oznaèují se on-grid. Do r. 2 má v naší republice vzrùst podíl elektøiny vyrobené z obnovitelných zdrojù na 8 % její celkové výroby. Elektøina se vykupu- je v cenì od 3,2 Kè/ kwh. Tato cena je garantována po dobu 5 let. K vytvoøení støídavého napìtí kompatibilního s napìtím sítì (synchronizovaný kmitoèet a fáze, shodná amplituda) je možné používat jenom schválené zaøízení. To musí splòovat bezpeènostní normy a musí se automaticky odpojit pøi poklesu napìtí sítì nebo jeho výpadku. Je ovládané digitálním øídicím systémem. Umožòuje zaznamenávat a zobrazovat provozní stav (proud, napìtí, energie dodanou do sítì apod.). Solární energie se však zatím vìtšinou využívá v tzv. ostrovních aplikacích off-grid, které jsou nezávislé na veøejné elektrorozvodné síti. Hlavní oblastí využití jsou odlehlé chaty, karavany, lodì, mikrovlnné rádiové stanice, monitorování vody a životního prostøedí, èerpání pitné a užitkové vody, zavlažování, svìtelná návìstí, atd. Nejjednodušší systémy tvoøí pouze solární panel a spotøebiè. Dokonalejší systémy umožòují s pomocí akumulátoru využívat elektøinu i v noci nebo pøi nepøíznivých klimatických podmínkách. Kromì solárního panelu obsahují i akumulátor a regulátor. V takových sítích je nejvýhodnìjší používat spotøebièe na malé napìtí (2 nebo 24 V). Odpadají problémy s bezpeèností a ztráty energie pøi pøemìnì stejnosmìrného napìtí na støídavé. Vyrobit z 2 V sí ové napìtí (nízké napìtí) není velký problém. Nejjednodušší zapojení tohoto typu jsem publikoval v KE 4/23. Použil jsem zde obvod NE555 jako zdroj kmitoètu 5 Hz a ètyøi spínací tranzistory MOS zapojené do mùstku. V jeho diagonále bylo primární (pùvodnì sekundární) vinutí sí ového transformátoru. V izolované síti není nutné dodržet pøesnì kmitoèet ani sinusový tvar signálu. Filtraci pùvodnì obdélníkového signálu na prùbìh podobný sinusovému obstarává transformátor. Existují i tzv. hybridní sítì, ve kterých v pøípadì nedostatku solární energie a vybitého akumulátoru se zapíná motorgenerátor. Ten vyrábí støídavé napìtí a pøípadnì dobíjí akumulátor. Solární panel se pøi malém zatížení chová jako zdroj napìtí. Pøi vìtším zatížení (jmenovitým proudem) se chová jako zdroj proudu, jeho výstupní napìtí klesá. Velikost maximálního výstupního proudu závisí pøevážnì na osvìtlení. Regulátor k solárnímu panelu Cílem následující konstrukce je vytvoøit jednoduchý regulátor pro ostrovní sí na malé napìtí (na 2 V, pøípadná úprava na 24 V je snadná). Pøedpokládám použití olovìného akumulátoru Obr.. VA charakteristiky fotovoltaických èlánkù. a) závislost odebíraného proudu na svorkovém napìtí pøi rùzných teplotách, b) závislost odebíraného proudu na svorkovém napìtí pøi rùzných hodnotách svìtelného pøíkonu Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 3

4 (stejného jako v automobilu) o kapacitì 4 až 5 Ah, což považuji za nejlevnìjší øešení. Regulátor zapojujeme mezi solární panel, akumulátor a zátìž. Regulátor musí: zajiš ovat nabíjení akumulátoru ze solárního èlánku tak, aby se nepøebíjel a neplynoval. Vzroste-li napìtí na 4,4 V (2,4 V/èlánek), musí se nabíjení ukonèit, zabraòovat vzniku zpìtného proudu z akumulátoru do solárního panelu (napø. v noci, když panel nedodává energii), zajiš ovat dodávku energie do zátìže ze solárního panelu i z akumulátoru, ukonèovat vybíjení, když napìtí akumulátoru klesne pod,5 V (,75 V/èlánek). Jinak by nastala sulfatace elektrod a ztráta kapacity a akumulátor by se nevratnì poškodil, omezovat proud z akumulátoru do zátìže v pøípadì zkratu na vedení nebo na zátìži, aby se nepoškodil akumulátoru, vedení nebo regulátor. Nebo se zdroj musí úplnì vypnout, orientaènì indikovat napìtí akumulátoru. Proud ze solárního panelu není vhodné omezovat, zmenšovala by se tak zbyteènì úèinnost celého zaøízení. Kapacita akumulátoru musí být dostateèná vzhledem k výkonu solárního panelu. Dále pøedpokládám, že maximální proud solárního panelu v ampérech by nemìl být vìtší než jedna desetina kapacity akumulátoru v ampérhodinách. Potom tento problém nemusíme øešit. Jinak by bylo nutné nabíjecí proud hlídat a omezovat. Pøípadnì by bylo možné termistorem kontrolovat teplotu akumulátoru a pøi jejím vzrùstu nabíjení odpojit (vyžadovalo by to jeden OZ navíc). Schéma regulátoru k solárnímu panelu je na obr. 2. Obvod nabíjení tvoøí tranzistor T (PMOS, volíme typ s malým odporem v otevøeném stavu). Øídí jej komparátor IOd, který porovnává napìtí solárního panelu s napìtím akumulátoru. Pøi nízké úrovni napìtí na výstupu komparátoru se tranzistor T otvírá. Rezistor R6 zajiš uje malou hysterezi. Tranzistor T díky klopnému charakteru komparátoru mùže být buï sepnutý nebo vypnutý, nemùže nikdy zùstat v polootevøeném stavu. Proto na nìm nejsou velké výkonové ztráty a nepotøebuje chladiè. Zenerovu diodu D4 zapojíme jako ochranu tranzistoru pøed pøepìtím, pokud pracujeme s napìtím vyšším než 5 V. Jinak ji mùžeme vynechat. LED D indikuje režim nabíjení baterie. Je-li baterie nabitá, otevøe se pøes Zenerovu diodu D3 tranzistor T3 a pøes rezistor R3 se rozsvítí LED D4. IOd se pøeklopí do vysoké úrovnì napìtí na svém výstupu a tranzistor T se zavøe. Nabíjení se ukonèí. Napìtí, pøi kterém se toto má stát, je vhodné nastavit na 3,8 až 4,4 V. Protože Zenerovy diody mají pøíliš velký rozptyl parametrù, doporuèuji místo rezistoru R9 použít odporový trimr a požadovanou velikost napìtí jím pøesnì nastavit. Tranzistor T2 obdobným zpùsobem øídí proud z baterie do zátìže. T2 je podobným zpùsobem jako T ovládán komparátorem s hysterezí IOa. Zkratový proud akumulátoru má velikost stovek ampér. Tavná pojistka, která se používá napø. v automobilu, k ochranì tranzistoru T2 nestaèí. Je pøíliš pomalá, proto radìji použijeme elektronickou pojistku. Je vhodnìjší, aby tato pojistka pøi pøekroèení mezního proudu obvod natrvalo vypnula a aby jeho opìtovné spuštìní musela zajistit obsluha. Pokud by proudová pojistka pouze proud omezovala, tranzistor T2 by pracoval v polootevøeném stavu nebo by kmital a snadno by se mohl pøehøát. Vzroste-li vlivem zkratu na zátìži úbytek napìtí na rezistoru R26, pøeklopí se komparátor IOc do vysoké úrovnì a pøes diodu D8 pøeklopí IOa do vysoké úrovnì a vypne tranzistor T2. Dioda D9 drží obvod IOc v tomto stavu až do odpojení napájecího napìtí. Diody D a D2 zajiš ují spuštìní obvodu pøi zapnutí. Operaèní zesilovaèe se èasto chovají podivnì, je-li na jejich vstupech napìtí blízké nule nebo napájecímu napìtí. Pøi vypnutím tranzistoru T2 by se jinak IOc mohl pøi zapnutí pøeklopit do úrovnì H a obvod by vùbec nezaèal pracovat. K bezproblémovému zapnutí obvodu je nutné zapojit do série s diodou D9 rezistor R7, jinak by se po zapnutí OZ IOc pøeklopil natrvalo do vysoké úrovnì napìtí. Z hlediska úèinnosti potøebujeme, aby na rezistoru R26 byl minimální úbytek napìtí. Rezistory s odporem menším než Ω se vyrábìjí pouze ve výkonovém provedení. Proto jsem tento rezistor realizoval radìji meandrem plošného spoje. Odpor spoje R vypoèítáme podle vztahu: R = ρ l/s, kde ρ je mìrný odpor mìdi,78 Ω mm 2 /m, l je délka spoje [m] a S je prùøez spoje [mm 2 ]. Délka meandru je 35 mm pøi typické tlouš ce mìdìné fólie 35 µm, pøi tlouš ce fólie 7 µm bychom museli výpoèet opravit. Spoj musí být pouze lakovaný, nesmíme jej cínovat. Potom bude mít R26 vyleptaný podle pøedlohy na obr. 3 odpor,356 Ω. Zvolíme maximální proud zátìže napø. 5 A (volíme jej s rezervou pro nábìhové špièky proudu nìkterých spotøebièù - žárovka, motor). Na rezistoru R26 vznikne pøi proudu zátìže 5 A úbytek napìtí,534 V. Úbytek napìtí ze snímacího rezistoru R26 se pøivádí na vstupy komparátoru IOc pøes dìlièe R25, R24 a R27, R28. Pomocný rezistor R23 zvìtšuje dìlicí pomìr prvního dìlièe tak, aby právì pøi úbytku napìtí,534 V na R26 dosáhla napìtí na obou vstupech komparátoru IOc shodných velikostí a komparátor se pøeklopil. Po pøeklopení komparátoru se vypne tranzistor T2 a zátìž se odpojí. Odpor 33 kω rezistoru R23 odpovídá zvolenému maximálnímu proudu zátìže 5 A. Pokud zvolíme jiný maximální proud, musíme odpor rezistoru R23 upravit (nejlépe zkusmo). Komu uvedený zpùsob realizace rezistoru R26 nevyhovuje, mùže samozøejmì tento rezistor zhotovit jinak, koupit nebo navinout odporovým drátem. Obr. 2. Regulátor k solárnímu panelu 4 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

5 Obr. 3. Obrazec plošných spojù regulátoru k solárnímu panelu (mìø.: : ) Obr. 4. Rozmístìní souèástek na desce regulátoru k solárnímu panelu LED D indikuje vypnutí regulátoru po zkratu na výstupu. Schottkyho dioda D2 zajiš uje tok proudu ze solárního panelu do zátìže i pøi vybitém nebo odpojeném akumulátoru. Úbytek napìtí na ní nepøesáhne,5 V. Použitý typ vydrží trvalý proud až 3 A. Pøi vìtším proudu mùžeme zapojit dvì tyto diody paralelnì. Je potøeba je umístit tìsnì k sobì, aby mìly stejnou teplotu. Na DPS je pro nì místo. LED D5 a D6 indikují velikost napìtí akumulátoru. Zesilovaè IOb pracuje ve spojitém režimu, jeho zesílení napìtí je dáno vztahem A U = + (R2/R3). Pøi napìtí akumulátoru 2 až 2,6 V je na výstupu 7 IOb napìtí okolo 6 V a obì LED svítí. Pøi zvìtšení nebo zmenšení napìtí akumulátoru o,8 V se na vývodu 5 IOb zmìní napìtí o,4 V. Napìtí na výstupu se zmìní o více než 4 V a jedna LED zhasne. Pokud svítí pouze zelená, je baterie úplnì nabitá. Pokud èervená, je baterie tìsnì pøed vybitím. Svit obou LED signalizuje bìžný provozní stav - jmenovitou velikost napìtí akumulátoru. Pokud nebude ze solárního panelu delší dobu doplòována energie, je potøeba akumulátor odpojit spínaèem S, aby se zbyteènì nevybíjel. Odbìr obvodu naprázdno je až 5 ma. S použitím OZ IO typu TL64 s malým pøíkonem, LED s vìtší úèinností, pøedøadných rezistorù LED s vìtším odporem a zvìtšením odporù rezistorù R4, R5 a R6 by bylo možné odbìr dále zmenšit. Všechny souèástky vèetnì LED jsou umístìny na jedné desce s plošnými spoji (DPS), pøívody jsou vyvedeny na svorkovnici s rozteèí vývodù 5 mm. Obrazec spojù je na obr. 3, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 4. Pøi oživování pøipojíme místo baterie laboratorní zdroj napìtí a ovìøíme odpojení zátìže pøi napìtí,5 V a odpojení solárního panelu pøi napìtí 3,8 až 4,4 V, pøípadnì toto napìtí trimrem R9 nastavíme. Zkontrolujeme obvod indikace napìtí. O správné funkci proudové pojistky se nejjednodušeji pøesvìdèíme zmìøením napìtí na vstupech IOc a pøivedením kladného napìtí na jeho invertující vstup. V takovém pøípadì obvod musí vypnout. Je to jednodušší a bezpeènìjší než obvod zkoušet zkratem. R 2 kω, miniaturní R2 2,7 kω, miniaturní R3 2,7 kω, miniaturní R4 2,7 kω, miniaturní R5 2,7 kω, miniaturní R6,5 MΩ, miniaturní R7 43 kω, miniaturní R8 2,7 kω, miniaturní R9 2,5 kω,trimr PTHK2.5 R 2,7 kω, miniaturní R 2,7 kω, miniaturní R2,2 MΩ, miniaturní R3 2 kω, miniaturní R4 3,3 kω, miniaturní R5 62 Ω, miniaturní R6 2,7 kω, miniaturní R7 2,7 kω, miniaturní R8 2 Ω, miniaturní R9 68 kω, miniaturní R2 2,7 kω, miniaturní R2 2 kω, miniaturní R22 2,7 kω, miniaturní R23 viz text (33 kω) R24, R25 3 kω, miniaturní R26 viz text R27, R28 3 kω, miniaturní D LED (zelená) D2 N582 D3 BZX83V3 D4 LED (èervená) D5 LED (èervená) D6 LED (zelená) D7 BZX83V6.2 D8, D9 N448 D LED (žlutá) D BZX83V D2 N448 D3, D4 BZX83V5 T, T2 IRF953N T3 BC547B IO TL74 DPS stojí 39 Kè, souèástky 9 Kè Mìnièe DC/DC Pøi návrhu ostrovní sítì máme možnost zvolit si její provozní napìtí 2 nebo 24 V. Na obì napìtí jsou k dispozici fotovoltaické panely, vhodné akumulátory i spotøebièe. Je výhodné, aby solární panel, akumulátor a všechny spotøebièe pracovaly se stejným napájecím napìtím. Pokud to z nìjakých dùvodù není možné, použijeme DC/DC mìniè. Dále proto uvádím návody na snižující i na zvyšující mìniè. Musíme si ale uvìdomit, že jejich maximální úèinnost dosahuje zhruba 8 %, což znamená, že jejich provoz zmenšuje úèinnost celého systému. Mìniè použijeme pouze tehdy, když z vážných dùvodù není možné, aby všechny spotøebièe pracovaly se stejným napájecím napìtím. Následující konstrukce jsou urèeny pro proudy øádu jednotek ampér. Podobnou konstrukci pro vìtší proudy jsem publikoval v KE 4/23, kde je vysvìtlen princip funkce snižujících, zvyšujících a invertujících mìnièù napìtí. Je tam i podrobnì popsán obvod UC3843. Nyní jej proto popíši pouze velmi struènì. Jedná se o obvod, který je urèen pro použití ve spínaných zdrojích. Obsahuje referenèní zdroj napìtí +5 V (vývod 8), oscilátor (vývod 4), ke kterému pøipojíme rezistor a kondenzátor urèující provozní spínací kmitoèet, chybový zesilovaè, jehož zesílení urèuje rezistor zapojený mezi vývody a 2, dvojèinný výstup (vývod 6) a vypínací komparátor, který obvod vypne, je-li na vývodu 3 napìtí vìtší než V. Komparátor se využívá pro konstrukci proudové pojistky nebo vypínacího obvodu (napø. pøi poklesu napìtí baterie pod minimální velikost). Kmitoèet oscilátoru vypoèítáme podle vzorce f =,72/(R2 C4), viz dále uvedené schéma zvyšujícího mìnièe (obr. 5). Obvod pracuje na principu pulsní šíøkové modulace. Výstupní napìtí snížené dìlièem se porovnává s referenèním napìtím 2,5 V a šíøka pulsù se øídí tak, aby obì tato napìtí byla shodná. Obvody UC38xx pracují pouze pøi dostateèné velikosti napájecího napìtí. Obvod UC3843 a UC3845 mají zapínací napìtí 8,4 V a vypínací napìtí 7,6 V. Obvody UC3842 a UC3844 mají zapínací napìtí 6 V a vypínací napìtí V. Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 5

6 Obvody 3842 a 3843 pracují se støídou až %, obvody 3844 a 3845 se støídou až 5 %. Jako spínací souèástky použijeme tranzistory MOS, které musí být s dostateènou rezervou dimezovány na odebíraný proud. Aby jejich tepelná ztráta byla minimální, musí mít co možná nejmenší odpor kanálu v sepnutém stavu. Filtraèní kondenzátory musí mít minimální ekvivalentní sériový odpor (ESR) a malou indukènost. Proto se doporuèuje jich radìji zapojit více paralelnì než použít jeden s vìtší kapacitou. Vìtší povrch kondenzátorù snadnìji rozptýlí teplo, které v nich mùže vznikat. Filtraèní kondenzátory musí být umístìny i na vstupu každého mìnièe jako zásobárna elektrického náboje. Pøi vyšších kmitoètech radìji nebudeme akumulátor považovat za ideální zdroj napìtí (s nulovým vnitøním odporem). Použitá výkonová dioda musí být bezpodmíneènì typu Schottky. Bìžné køemíkové usmìròovací diody jsou pro svoji dlouhou zotavovací dobu na vyšších kmitoètech nepoužitelné. Akumulaèní cívku (na obr. 5 oznaèenou jako L) volíme s indukèností 5 až µh. Pro velké proudy (okolo A) doporuèuji použít typ 5V32 z prodejny GES. Tato cívka má indukènost 8 µh, je navinuta na žlutém toroidním železoprachovém jádru a je urèena pro proud až A. Její vnìjší prùmìr je 32 mm. Kmitoèet mìnièe je vždy urèitým kompromisem. V každém pøípadì musí být s dostateènou rezervou vyšší než 2 khz, aby obvod ani pøi mimoøádných provozních stavech (pøetížení, chod naprázdno) nepískal ve slyšitelném pásmu. S rostoucím kmitoètem mùžeme použít menší indukènosti a kapacity. Zároveò ale rostou na diodì i na tranzistoru ztráty pøi pøepínání a klesá tak úèinnost. Rostou ztráty nejen v jádru cívky, ale i ve vinutí, kde se zaèíná uplatòovat povrchový jev (skinefekt). Vinutí pak nelze realizovat tlustým drátem, ale speciálním lankem, které se skládá z vìtšího poètu tenkých izolovaných vodièù. V následujících konstrukcích jsem volil provozní kmitoèet 5 khz, pøi nìm je hloubka vniku,3 mm. U zvyšujícího a snižujícího mìnièe platí mezi obvodovými velièinami následující vztah: U I η = U 2 I 2 [V, A; V, A], kde: η je úèinnost (pokud jsme ji nemìøili, pøedpokládejme η = 75 až 8 %), U, U 2 jsou vstupní a výstupní napìtí a I, I 2 jsou vstupní a výstupní proud. Podle tohoto vzorce vypoèítáme pøedpokládaný vstupní proud a navrhneme vhodné jištìní. Zvyšující mìniè 2/24 až 36 V Schéma mìnièe je na obr. 5. V mìnièi je použit øídicí obvod UC3843 (IO). Dìliè R3 a R4 urèuje velikost výstupního napìtí U 2 mìnièe. Upravuje výstupní napìtí tak, aby na vývodu 2 IO bylo napìtí 2,5 V. Platí vztah: U 2 = 2,5 (R3 + R4)/R4 [V; V, Ω]. Hodnoty souèástek uvedené v rozpisce odpovídají výstupnímu napìtí mìnièe 32,5 V, které je optimální k napájení výkonového zesilovaèe s IO TDA23A, který je popisován dále. Pokud bychom požadovali výstupní napìtí 24 V, vychází R3 = 72 Ω (vytvoøí se paralelním spojenm odporù,8 a 39 kω). Pøípadným pøipojením paralelních rezistorù k R3 nebo R4 jemnì nastavíme výstupní napìtí mìnièe. Rezistory R3 a R4 zároveò pracují jako pøedzátìž, aby mìniè nikdy nebyl úplnì bez zátìže. Pøi poklesu napájecího napìtí U vzrùstá pøi konstantním výkonu dodávaném do zátìže vstupní napájecí proud I. Zároveò vzrùstá úbytek napìtí na vzrùstajícím vnitøním odporu akumulátoru a vstupní proud roste ještì více. Tím se vybíjení akumulátoru zrychluje. Pokud se jedná o autobaterii, kterou potom budeme chtít použít k nastartování vozidla, je to nepøíjemné. Proto je mìniè vybaven ochranným obvodem, kterým se vèas vypne. Ochranný obvod je tvoøen operaèním zesilovaèem (OZ) IO2a, který pracuje jako komparátor s hysterezí. Porovnává vstupní napìtí zmenšené dìlièem R4, R5 s referenèním napìtím na Zenerovì diodì D4. Hystereze je zde nutná, protože po vypnutí mìnièe se napìtí akumulátoru vždy trochu zvýší a obvod by se znova zapnul. Pøi vypínání by tak nastávaly zbyteèné zákmity. Hysterezi (kladnou zpìtnou vazbu) zajiš uje rezistor R7, který tvoøí dìliè napìtí s diferenèním odporem Zenerovy diody (jednotky Ω). Proto je odpor rezistoru R7 tak malý. Pøi poklesu napájecího napìtí se výstup IO2a pøeklopí do vysoké úrovnì napìtí. Rozsvítí se LED D5 a mìniè se vypne. Pøeklápìcí úroveò vstupního napìtí mìnièe U by mìla být až,5 V. Použijeme-li Zenerovu diodu D4 se Zenerovým napìtím 5,6 V, bude mít referenèní napìtí pøibližnì nulový teplotní souèinitel. Pøi vypnutí mìnièe nebude zátìž bez napìtí. Pouze se výstupní napìtí zmenší na úroveò vstupního (a dále bude zmenšeno o úbytek napìtí na pojistce Po, na diodì D3 a na cívkách L až L3). Pojistka Po na vstupu a dioda D7 chrání mìniè proti pøepólování napájecího napìtí. Pokud je tato situace vylouèena (pevné propojení nebo propojení konektorem, který pøepólování vyluèuje) mùžeme diodu D7 vynechat. Dioda D7 je urèena pro trvalý proud A, krátkodobì (než se pøepálí pojistka) snese proud mnohonásobnì vìtší. Jako D7 je možné použít i diodu N548, kterou pøipájíme na výšku. Obr. 5. Zvyšující mìniè 2/24 až 36 V 6 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

7 Obr. 6. Obrazec plošných spojù zvyšujícího mìnièe 2/24 až 36 V (mìø.: : ) Obr. 7. Rozmístìní souèástek na desce zvyšujícího mìnièe 2/24 až 36 V Na výstupu mìnièe jsou dva filtraèní èlánky LC se souèástkami L2, C6 a L3, C7, které potlaèují zvlnìní výstupního napìtí. Úbytek ss napìtí na èinném odporu cívek L2 a L3, vyvolávaný výstupním proudem I 2 mìnièe, je též využíván k omezení maximální velikosti výstupního proudu (na velikost I 2 max ) proudovou pojistkou. Obvod proudové pojistky obsahuje operaèní zesilovaè IO2b. Pøi malém nebo žádném odbìru výstupního proudu je na neinvertujícím vstupu IO2b napìtí menší než na invertujícím vstupu. Výstup OZ IO2b má nízkou úroveò napìtí, indikaèní LED D6 nesvítí a mìniè mùže pracovat. LED D5, která indikuje zapnutí mìnièe, mùže trochu prosvítat. Pokud by nám to vadilo, zapojíme do série s ní køemíkovou diodu, napø. N448. Pøi zvìtšování výstupního proudu I 2 se zvìtšuje úbytek napìtí na èinném odporu cívek L2 a L3 a klesá napìtí na invertujícím vstupu OZ IO2b. Když dostoupí I 2 velikosti I 2 max, napìtí na obou vstupech OZ IO2b dosáhnou shodné velikosti a výstup IO2b pøejde do vysoké úrovnì napìtí. Rozsvítí se LED D6 a pøi dalším zmenšování odporu zátìže se proud I 2 již nebude dále zvìtšovat, ale bude se zmenšovat výstupní napìtí U 2. S hodnotami souèástek podle schématu nastane omezování výstupního proudu pøi úbytku napìtí,33 V na cívkách L2 a L3. Omezený proud I 2 max pak mùžeme vypoèítat podle Ohmova zákona z uvedeného úbytku napìtí a èinného odporu cívek. Kondenzátory C8 a C9 potlaèují spínací kmitoèet na vstupech OZ IO2b. V tomto mìnièi není velikost omezeného proudu nijak pøesnì urèena, proudová pojistka pøedevším chrání diodu D3 pøi zkratu na výstupu. Pokud bychom chtìli obvod proudové pojistky nastavit pøesnì na nìjaký zvolený omezený proud, museli bychom vhodnì upravit odpory rezistorù R9, R, R a R2. Na velikost omezeného proudu má však znaèný vliv relativnì velká teplotní závislost èinného odporu mìdìného drátu, kterým jsou navinuty cívky L2 a L3. V jednodušších aplikacích mùžeme samozøejmì ochranné obvody vynechat, stejnì jako výstupní filtry L2, C6 a L3, C7. Rovnìž použití obvodu pro plynulý nábìh pøi zapnutí (D, D2, R, C3) není vždy nutné. Všechny souèástky mìnièe jsou umístìny na jedné DPS s jednostrannými plošnými spoji. Obrazec spojù je na obr. 6, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 7. Tlumivka L typu DPUA3 (z GM Electronic) je navinuta na toroidním jádru, má indukènost µh a je dimenzována na proud 3 A. Má odpor vinutí,6 Ω, vnìjší prùmìr 25 mm a výšku 2 mm. Tranzistor T a dioda D3 by mìly být (zvláštì pøi vìtším výstupním proudu mìnièe) umístìny na chladiè (nejprve pøišroubovat, potom pøipájet). U diody D3 je prostor pro použití výkonnìjší dvojité diody. Pøedpokládám, že DPS bude pøipevnìna ke chladièi (z hliníkového plechu) nejen prostøednictvím uvedených souèástek, ale i pomocí malého úhelníku. Mechanické uspoøádání je kompatibilní s konstrukcí stereofonního zesilovaèe, který je popisován dále na stranì. Jako tlumivky L2 a L3 mùžeme použít buï stejný typ jako L, nebo jiné typy s menšími rozmìry. Napø. DPU22A má indukènost 22 µh a je dimenzována na proud A. Odpor vinutí má,96 Ω, prùmìr 5 mm a výšku 9 mm. Použití menšího typu cívky a její pøípadné pøesycení v této aplikaci nevadí, protože nemá vliv na celkovou úèinnost mìnièe. Tyto tlumivky si mùžeme snadno navinout, poèet závitù ani indukènost nejsou kritické. Mùžeme využít toroidní železoprachová jádra ze starých zdrojù k PC. Pokud cívky L2 a L3 navíjíme sami a jejich èinný odpor Rs bude souèasnì využit jako snímací odpor pro obvod proudové pojistky, vypoèítáme jej podle následujícího vzorce: Rs = ρ l/s, kde ρ je mìrný odpor mìdi,78 Ω mm 2 /m, l je délka vodièe vinutí [m] a S je prùøez vodièe [mm 2 ]. Jedná se o velmi malý odpor, který tìžko zmìøíme s dostateènou pøesností bìžným ohmetrem, výpoèet je pøesnìjší. Kapacity kondenzátorù C8 a C9 volíme podle konkrétní aplikace tak, aby obvod proudové pojistky nebyl zdrojem zákmitù na nízkých kmitoètech. V pøípadì, že by mìniè pøi malé zátìži pískal v akustickém pásmu, zmenšíme ponìkud hodnoty souèástek R2 a C4. Zvýšíme tak provozní kmitoèet. Úèinnost mìnièe je okolo 8 %, jak je u tohoto typu zapojení obvyklé. Pøi oživování doporuèuji úèinnost ovìøit. R,2 MΩ, miniaturní R2 4,7 kω, miniaturní R3 3 kω, miniaturní R4 2 kω, miniaturní R5 2 kω, miniaturní R6 2,7 kω, miniaturní R7 2,7 kω, miniaturní R8 2,7 kω, miniaturní R9 5 kω, miniaturní R 2 kω, miniaturní R 2 kω, miniaturní R2 2 kω, miniaturní R3 2,4 kω/ %/,6 W R4 2 Ω/ %/,6 W C 2x 47 µf/6 V, radiální C2 nf, keramický C3 47 µf/6 V, radiální C4 3,3 nf, keramický C5 2x 47 µf/35 V, radiální C6 47 µf/35 V C7 47 µf/35 V, radiální D, D2 N448 D2 N582 D3 MBR45 D4 BZX83V5.6 D5 LED (èervená) D6 LED (žlutá) D7 N47 (N548) T IRF53N IO UC3843 IO2 TL74 L DPUA3 L2, L3 viz text DPS stojí 37 Kè, souèástky 278 Kè Snižující mìniè 24/2 V Tento mìniè poskytuje výstupní proud øádu jednotek ampér a je urèen pro napájení spotøebièù, které nepotøebují pøíliš dobøe filtrované napájecí na- Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 7

8 Obr. 8. Snižující mìniè 24/2 V pìtí (nabíjení autobaterií, rùzné motory apod.). Zapojení je proto co možná nejjednodušší (obr. 8). Podobný mìniè s výstupním proudem až 2 A jsem publikoval v KE 4/23. Stejnì jako u pøedcházejícího zvyšujícího mìnièe jsem použil pro øízení tohoto snižujícího mìnièe obvod UC3843 (IO). Pro buzení spínacího tranzistoru PMOS musí být signál z IO invertován bipolárním tranzistorem T2, který pro zajištìní dostateèné rychlosti spínání je doplnìn Schottkyho antisaturaèní diodou D2. Vstup mìnièe je chránìn tavnou pojistkou Po a diodou D proti pøepólování napájecího napìtí. Výstupní napìtí mìnièe U 2 je urèováno dìlièem R, R, který zmenšuje výstupní napìtí na velikost referenèního napìtí 2,5 V. Platí: U 2 = 2,5 (R + R)/R [V; V, Ω]. Pokud bychom chtìli nastavit výstupní napìtí pøesnì, pøidávali bychom k R nebo k R paralelnì další rezistory. Dìliè složený z rezistorù R a R4 zajiš uje, aby napìtí U GE tranzistoru T nepøesáhlo 5 V. Paralelnì k rezistoru R se èasto zapojuje Zenerova dioda se Zenerovým napìtím 5 V. Obvod omezení výstupního proudu I 2 mìnièe je tvoøen tranzistorem T3. Pokud je na emitoru T3 napìtí o,65 V vìtší než napìtí na bázi, tranzistor se otevøe a napìtí na vývodu 3 IO se zvìtší nad V. Režim proudového omezení je indikován diodou LED D4. Proudová pojistka je pøedevším urèena k ochranì tranzistoru T pøed proudovým pøetížením pøi zkratu na výstupu. Tavná pojistka by na ochranu T nestaèila, je pøíliš pomalá. Velikost proudu I 2 max, pøi kterém zaèíná proudová pojistka pracovat, je urèována odporem rezistoru R7 podle vztahu: Obr. 9. Obrazec plošných spojù snižujícího mìnièe 24/2 V (mìø.: : ) Obr.. Rozmístìní souèástek na desce snižujícího mìnièe 24/2 V I 2 max =,65/R7 [A; V, Ω]. Rezistory s odporem menším než Ω se vyrábìjí pouze ve výkonovém provedení. Nìkdy je proto lepší složit rezitor R7 z nìkolika rezistorù o odporu Ω zapojených paralelnì. Obvod pro pomalý rozbìh jsem v této aplikaci vynechal. Všechny souèástky jsou na jedné DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 9, rozmístìní souèástek na desce je na obr.. Tranzitor T a diodu D3 pøišroubujeme k malému hliníkovému chladièi (nejdøív pøišroubovat, potom pøipájet). Montáž tlumivky pøedpokládám nastojato. Doporuèuji ji k desce vhodným zpùsobem upevnit, napø. Lukoprénem nebo epoxidem. Aby nebyla deska s chladièem mechanicky spojena pouze prostøednictvím vývodù souèástek T a D3, je na ní místo pro upevòovací úhelník. R 2 Ω/,6 W R2 4,7 kω, miniaturní R3 3 kω, miniaturní R4 82 Ω/,6 W R5, R9 3,9 kω, miniaturní R6 2,7 kω, miniaturní R7 viz text R8 47 Ω, miniaturní R 2 Ω, miniaturní R 76 Ω, viz text C 47 µf/35 V C2 3,3 nf, keramický C3 nf, keramický C4 47 µf/6 V D N47 (N548) D2 D3 D4 T T2 IO L N588 MBR45 LED (èervená) IRF953 BC547 B UC3843 DPUA3 DPS stojí 39 Kè, souèástky 88 Kè Stabilizovaný zdroj pro malé výstupní proudy Èasto se stává, že ze zdroje ss napìtí 2 nebo 24 V potøebujeme nabíjet nebo napájet mobilní telefon, kameru, digitální fotoaparát, GPS nebo notebook a že k tomu potøebujeme zmenšit napìtí. Použití monolitických stabilizátorù je nejjednodušším øešením. V KE 5/25 jsem takový zdroj s omezením výstupního proudu s obvodem MA785 popsal. 8 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

9 Obr.. Stabilizovaný zdroj pro malé výstupní proudy Obr. 2. Obrazec plošných spojù stabilizovaného zdroje (mìø.: : ) Obr. 3. Rozmístìní souèástek na desce stabilizovaného zdroje Zde uvedu zapojení stabilizovaného zdroje s obvodem LM37, který vìtšina ètenáøù jistì dobøe zná. Schéma zdroje je na obr.. Výstupní napìtí U 2 vypoèítáme podle vzorce: U 2 =,25 [ + (R2/R)] [V; V, Ω]. Odpory rezistorù R a R2 volíme v øádu stovek Ω až jednotek kω. Vývodem ADJ IO teèe proud asi 5 µa, který na rezistoru R2 vyvolá urèitý úbytek napìtí. Ten pøipoèítáváme k výstupnímu napìtí. Pokud zdroj používáme jako nabíjeèku, mùžeme pomocí rezistoru R3 omezit výstupní nabíjecí proud I 2 na libovolnou velikost. Obvod LM37 pracuje s minimálním rozdílem vstupního a výstupního napìtí 2 V. Proto platí: I 2 = (U - U 2-2)/R3 [A; V, Ω], kde U je vstupní a U 2 je výstupní napìtí zdroje. Pokud chceme, mùžeme diodou LED D detekovat ukonèení nabíjení. Na konci nabíjení se úbytek napìtí na rezistoru R3 zmenší a LED D zhasne. Rezistor R4 omezuje proud LED, který volíme asi I LED = 5 ma, úbytek na LED pøedpokládáme 2 V. Odpor rezistoru R4 vypoèteme podle vztahu: R4 = (U - U )/I LED [Ω; V, A], Dioda D2 chrání obvod IO proti pøepólování napájecího napìtí. Pokud chceme, aby na ní byl malý úbytek napìtí, použijeme Schottkyho diodu (N588). Souèástky zdroje jsou pøipájené na DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 2, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 3. R, R2, R3, R4 viz text C nf, keramický IO LM37T D LED D2 N588 nebo N47 DPS stojí 9 Kè, souèástky 35 Kè Snižující mìniè pro malé výstupní proudy Pøi vìtším a èastìjším odbìru proudu, zvláštì v síti 24 V, nám však mohou vadit velké tepelné ztráty vznikající ve zdroji s lineárním stabilizátorem. Monolitický lineární stabilizátor se chová jako promìnný odpor, který je v sérii se zátìží. Nìkdy ztráty na nìm mnohonásobnì pøesahují užiteèný výkon. Ztráty lze zmenšit použitím impulsního snižujícího mìnièe. Jeho úèinnost je pøibližnì 8 %, a je rozdíl vstupního a výstupního napìtí jakýkoliv. Schéma snižujícího mìnièe s malým výstupním proudem je na obr. 4. Tato konstrukce jistì najde uplatnìní na expedicích, kde je zdrojem energie malý solární panel, který lze pøipevnit i k batohu a kterým je možné za chùze nabíjet rùzné akumulátory. Takto získaná elektrická energie pak musí sloužit k nabíjení akumulátorkù s rùzným napìtím co nejhospodárnìji. Mìniè je realizován s integrovaným obvodem MC3363A (IO), který pracuje pøi napájecím napìtí 3 až 4 V, umožòuje spínat maximální proud,5 A a má pracovní frekvenci do khz. Pøi kapacitì nf kondenzátoru C4 je pracovní kmitoèet 33 khz. Klidový napájecí proud IO je µa. Èást výstupního napìtí je pøivedena na vývod 5 IO, kde se porovnává s referenèním napìtím,25 V (pøesnost 2 %). Výstupní napìtí mìnièe U OUT vypoèítáme podle vztahu: Obr. 5. Obrazec plošných spojù snižujícího mìnièe (mìø.: : ) Obr. 6. Rozmístìní souèástek na desce snižujícího mìnièe Obr. 4. Snižující mìniè pro malé výstupní proudy U OUT =,25 [ + (R2/R)] [V; V, Ω]. Vhodnou volbou odporu rezistorù R a R2 dosáhneme požadované výstupní napìtí. Na DPS je místo pro pøípadné pøidání paralelních rezistorù Ra a R2a pro pøesné nastavení výstupního napìtí. Je to spolehlivìjší než používat trimr. Odpor rezistorù R a R2 volíme v øádu stovek Ω až jednotek kω, aby zároveò tvoøily pro mìniè pøedzátìž. Mùžeme samozøejmì k regulaci výstupního napìtí použít potenciometr nebo pøepínaè. Vnitøní zapojení obvodu MC3363A bylo publikováno v KE 4/23. Mezi jeho vývody 6 a 7 mùže být zapojen rezistor R3, kterým protéká vstupní proud. Je-li na nìm úbytek napìtí,3 V (,25 až,35 V), vstupní proud se omezí. Snižující mìniè s tímto integrovaným obvodem má podle údajù výrobce úèinnost 83,7 %. Schottkyho dioda D2 chrání obvod IO proti pøepólování napájecího napìtí. V tomto mìnièi jsem vzhledem k malým požadavkùm na výstupní proud a také kvùli malým rozmìrùm použil tlumivku TL. µh z prodejny GM Electronic. Její parametry jsou: µh,,7 Ω, 37 ma, Q = 4. Pøi oživování jsem zjistil, že úèinnosti okolo 8 % lze dosáhnout jen pøi dostateènì vysokém provozním kmitoètu, zhruba khz. Pøi polovièním kmitoètu (C = nf) byla úèinnost zhruba 5 %, pravdìpodobnì vinou pøesycení cívky, která je navinuta na feritovém jádru. Souèástky zdroje jsou pøipájené na DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 5, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 6. R, R2, R3 miniaturní, viz text C 47 pf, keramický C2 µf/ V, radiální L TL. µh D N588 (Sch. dioda) D2 N588 (Sch. dioda) IO MC3363A DPS stojí 2 Kè, souèástky 48 Kè Napájení nf zesilovaèù z autobaterie 2 V Každý jistì ví, že maximální výkon zesilovaèe je v první øadì urèen jeho napájecím napìtím. Pro výkon P zesilovaèe platí: P = U Z ef 2 /R Z [W; V, Ω], Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 9

10 kde U Z ef je efektivní hodnota støídavého napìtí na zátìži a R Z je impedance (odpor) zátìže. Mezivrcholový rozkmit napìtí na zátìži je U Z mv = U Z ef 2 2. Tento mezivrcholový rozkmit napìtí je vždy menší než napájecí napìtí zesilovaèe, a to o souèet saturaèních napìtí obou koncových tranzistorù v zesilovaèi. Za ideálního pøedpokladu, že napìtí baterie bude 2 V a že saturaèní napìtí koncových tranzistorù bude nulové, by mohl zesilovaè do zátìže o odporu 4 Ω dodávat výkon maximálnì 4,4 W. Skuteèný výkon v praxi dosáhne maximálnì 3,5 W. Existují tøi zpùsoby, jak tento výkon zvìtšit: ) Použije se mùstkové zapojení zesilovaèe a k nìmu se pøipojí zátìž s co nejmenší impedancí. Zapojením dvou koncových stupòù nf zesilovaèe do mùstku se výkon zeètyønásobí (pøi konstantním odporu zátìže), zmenšením odporu zátìže na polovinu se výkon dále zdvojnásobí (pøi konstantním rozkmitu napìtí na zátìži). Musíme si však uvìdomit, že do zátìže s malým odporem teèe znaèný proud, na který musí být tranzistory koncového stupnì dimenzovány! Použitím mùstkového zapojení zesilovaèe a zátìže s odporem 2 Ω mùžeme pøi napájecím napìtí 2 V dosáhnout v ideálním pøípadì maximálního výkonu 4,4 4 2 = 35,2 W. Skuteèný maximální dosažitelný výkon je však asi jen 25 W, protože pøi velkém rozkmitu proudu do zátìže se ve zvýšené míøe uplatòují saturaèní napìtí koncových tranzistorù a úbytky napìtí na vodièích. Pro použití v mùstkových zesilovaèích jsou vhodné integrované obvody øady TDA23 až 29 a novìjší øady TDA856Q, TDA8563Q, TDA8566Q. U obvodù TDA85xxQ je zátìž vždy zapojena do mùstku. 2) Použije se zesilovaè pracující ve tøídì H, který si pro dosažení potøebného výkonu sám zvìtšuje napájecí napìtí. Na trhu je pro tento úèel k dispozici napø. obvod TDA562Q. Zjednodušenì øeèeno, je to obvod, který je kombinací bìžného výkonového mùstkového nf zesilovaèe pracujícího ve tøídì AB a násobièe napìtí. Pøi malém výkonu a malé amplitudì vstupního napìtí pracuje obvod jako bìžný zesilovaè a kondenzátory C4, C5 (viz obr. 2) se nabíjejí napájecím napìtím (obr. 2, poloha A pøepínaèù). Pøi vìtším vybuzení se kondenzátory pøepnou tak, aby se jejich napìtí seèetlo s napájecím napìtím (obr. 22, poloha B pøepínaèù). Tím se zvìtší napájecí napìtí a výstupní výkon zesilovaèe. Tento princip èinnosti pøekvapivì nezvìtšuje zkreslení. Výrobce uvádí pøi výkonu W zkreslení,3 %. Pøi napájecím napìtí 4,4 V a pøi zátìži 4 Ω dává zesilovaè TDA562Q výkon 55 W pøi zkreslení,5 % a 7 W pøi zkreslení %. 3) Zesilovaè se napájí napìtím vìtším než 2 V, které získáváme ze zvyšujícího mìnièe DC/DC. Vhodný mìniè 2/24 až 36 V je popsán v tomto èísle KE na str. 6. Jak již bylo øeèeno, maximální výkon zesilovaèe je zhruba úmìrný druhé mocninì napájecího napìtí. Použitím napájecího napìtí 3 až 36 V dosáhneme v ideálním pøípadì maximálního výkonu 4,5 W do zátìže 4 Ω a 2,25 W do zátìže 8 Ω. Jako výkonové zesilovaèe pak použijeme obvody TDA23, TDA24 nebo TDA25. Zapojení s nimi jsem podrobnìji popsal již døíve v KE 4/22. Pokud hovoøím o výkonu, mám na mysli výkon sinusový. To je takový výkon, který mùže dodávat zesilovaè do zátìže trvale. Mùžeme jej zmìøit pomìrnì snadno, staèí k tomu tónový generátor a osciloskop. Pokud nemáme k dispozici mìøiè zkreslení, staèí vìdìt, že zaèátek limitace signálu pozorovatelný osciloskopem odpovídá zkreslení asi %. Nìkteøí výrobci hledají øešení problému s malým výkonem zesilovaèe v uvádìní extrémnì velkých špièkových výkonù. Jedná se èasto o hodnoty odporující fyzikálním zákonùm, u kterých není jasné, jak byly zmìøeny. Prý se jedná o výkon, který je zesilovaè schopen dodávat po zlomky sekund. Dvoukanálový mùstkový nf zesilovaè s TDA856Q Schéma velmi jednoduchého zesilovaèe s obvodem TDA856Q (IO) je na obr. 7. Obvod obsahuje dva zesilovaèe s celkem ètyømi koncovými stupni, z nichž vždy dva a dva tvoøí mùstkový výkonový zesilovaè. Výrobce udává pro napájecí napìtí 4,4 V, zkreslení % a impedanci zátìže 4 Ω výkon 2x 25 W. Obvod mùže v mùstkovém zapojení pracovat i do zátìže 2 Ω s výkonem až 2x 4 W. Provozní napìtí obvodu TDA856Q je 6 až 8 V, klidový proud je 5 ma, proud v režimu STANDBY je, µa, vstupní odpor 25 až 3 kω, zisk 4 db, pouzdro SIL3. Obr. 8. Obrazec plošných spojù nf zesilovaèe s TDA856Q (mìø.: : ) Obr. 9. Rozmístìní souèástek na desce nf zesilovaèe s TDA856Q Integrovaný zesilovaè TDA856Q je vybaven ochranami proti zkratu na výstupu, pøepìtí napájecího napìtí (do 3 V), odpojení zátìže, pøehøátí a zkreslení na výstupu. Aktivace ochran je indikována úrovní L (napìtím menším než,6 V) na výstupu diagnostika (DIAG). Velikostí napìtí pøivádìného na vstup MODE se pøepíná režim zesilovaèe. Napìtím až 2 V na tomto vstupu je urèen režim STANDBY, napìtím 3,3 až 6,4 V je urèen režim MUTE (omezený výkon) a napìtím 8,5 V a vìtším je urèen režim plného výkonu. Obvod stojí 39 Kè (podle katalogu GM Electronic 26). Souèástky zesilovaèe s obvodem TDA856Q jsou pøipájené na malé DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 8, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 9. R kω, miniaturní C, C2 47 nf, keramický C3 nf, keramický C4 22 µf/6 V, radiální IO TDA856Q DPS stojí 5 Kè, souèástky 269 Kè Obr. 7. Nf zesilovaè s TDA856Q Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

11 vstup L vstup R do zesilovaèe pro subwoofer Obr. 25. Nejjednodušší kmitoètová výhybka pro subwoofer Obr. 2. Nabíjení kondenzátoru C4 z obr. 2 napájecím napìtím +Un Obr. 22. Zdvojnásobení napájecího napìtí zesilovaèe sériovým spojením napájecího napìtí +Un a napìtí na kondenzátoru C4 Jednokanálový nf zesilovaè ve tøídì H s TDA562Q Obr. 2. Nf zesilovaè s TDA562Q Obr. 23. Obrazec plošných spojù nf zesilovaèe s TDA562Q (mìø.: : ) Obr. 24. Rozmístìní souèástek na desce nf zesilovaèe s TDA562Q Schéma nf zesilovaèe s obvodem TDA562Q, který pracuje ve tøídì H, je na obr. 2. Jedná se o velmi jednoduché katalogové zapojení. Princip zvyšování napájecího napìtí, charakteristický pro tøídu H, vyplývá z obr. 2 a obr. 22. Provozní napìtí obvodu TDA562Q je 8 až 4,4 V, maximální napájecí napìtí je 8 V. Absolutní maximum napájecího napìtí, pøi kterém je už zesilovaè úplnì vypnutý, je 3 V. Klidový proud obvodu je až 5 ma, proud v režimu STANDBY je 3 až 5 µa, vstupní odpor 9 až 5 kω, zisk 25 až 27 db, pouzdro SIL7. Obvod je vybaven ochranami proti zkratu na výstupu, odpojení zátìže, pøehøátí a zkreslení na výstupu. Tyto provozní stavy jsou indikováním úrovní L (napìtím menším než,6 V) na výstupu diagnostika. Indikace zkreslení na výstupu (Dynamic distortion detektor - DDC) se používá k pøípadnému øízení zisku pøedzesilovaèe, který èasto obsahuje zvukový procesor. Pøi teplotì do 2 C mùže zesilovaè pracovat ve tøídì H. Pøi vìtší teplotì se automaticky pøepíná na menší výkon, aby se zmenšila jeho výkonová ztráta. Tento stav je signalizován støední úrovní napìtí na výstupu STATUS. Tento vývod mùže sloužit i jako vstup pro funkci snížení výkonu (fast mute). Bližší informace viz Napìtím na vstupu MODE se pøepíná režim zesilovaèe. Napìtím V je urèen režim STANDBY, napìtím 3,3 až 4,2 V je urèen režim MUTE (omezený výkon, tøída B) a vysokou úrovní napìtí je urèen režim plného výkonu. Pøipojením zpožïovacího èlánku RC s èasovou konstantou asi s na vstup MODE zajistíme pomalý nábìh zesilovaèe. Vidíme, že k zapínání a vypínání tohoto zesilovaèe není vìtšinou potøebný výkonový spínaè dimenzovaný na proud 8 A. Proud v režimu STANDBY je vìtšinou zanedbatelný. Obvod stojí 7 Kè (podle katalogu GM Electronic 26). DPS pro zesilovaè, kterou zde uvádím, je v jednokanálovém (monofonním) provedení. Obrazec spojù je na obr. 23, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 24. Tento jednokanálový zesilovaè mùže být použit k buzení subwooferu. Zapojení jednoduché výhybky, která sluèuje basové signály z levého (L) a pravého (P) stereofonního kanálu do zesilovaèe pro subwoofer, je na obr. 25. R kω, miniaturní C, C2 nf, keramický C3 µf/6 V, radiální C4, C5 47 µf/25 V, radiální C6 nf, keramický C7 22 µf/6 V, radiální IO TDA562Q DPS stojí 28 Kè, souèástky 439 Kè Stereofonní zesilovaè s obvody TDA23A napájený z mìnièe DC/DC Následující konstrukèní návod je urèen tìm, kteøí chtìjí napájet nf zesilovaè z mìnièe 2/24 až 36 V popsaného v tomto èísle KE na str. 6. DPS obou konstrukcí jsou spolu mechanicky kompatibilní, šíøka obou DPS je shodná a umožòuje je upevnit k jednomu chladièi. Pro obvod TDA23A udává výrobce následující parametry: napájecí napìtí 6 až 44 V, klidový proud 5 ma (max. 8 ma), maximální výstupní proud 3,5 A, zisk s otevøenou zpìtnovazební smyèkou 8 db, vstupní odpor 5 MΩ (min.,5 MΩ), zkreslení pod, % pøi výkonu do 4 W, doporuèené max. napájecí napìtí 36 V, maximální sinusový výkon 8 W. Obvod má ochranu proti zkratu a tepelnou pojistku. V datasheetu je uvedeno i jeho mùstkové zapojení a zapojení s proudovým boosterem se dvìma komplementárními výkonovými tranzistory. Dále jsou na trhu velmi podobné obvody TDA24 (doporuèené max. napájecí napìtí 4 V, výkon 2 W) a TDA25 (doporuèené max. napájecí napìtí 44 V, výkon 25 W). Všechny tyto obvody pracují se stejným zapojením, liší se pouze maximálním povoleným napájecím napìtím a tím i maximálním výkonem. DPS bude pro všechny tyto typy IO stejná. Zesilovaè je možné použít i tam, kde je k dispozi- Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

12 ci napìtí 24 V, výkon bude ale pouze okolo W. Zesilovaè mùžeme pochopitelnì využít i pro sí ové napájení, mùstkový usmìròovaè (napø. B25C5) mùžeme umístit na DPS (místo kondenzátoru C8a) nebo jej pøipájíme na vývody napájecího sí ového transformátoru. Pøi napájení sí ovým napìtím, které není stabilizováno, radìji nezapomeneme na to, že kolísá v rozmezí + až -5 %. Abychom obvod neznièili, musíme ss napájecí napìtí volit radìji ponìkud nižší než je doporuèené max. napájecí napìtí IO. Pøi poklesu napájecího napìtí pak ale zesilovaè neposkytne plný výkon. Pøi napájení zesilovaèe z mìnièe se v mìnièi ztrácí èást energie. Není to ale pøíliš podstatné. Maximální výkon dává zesilovaè pouze krátkodobì, støední hodnota výkonu je pøi kvalitním poslechu nìkolikanásobnì menší. Ztráty v mìnièi nejsou energeticky pøíliš významné. Dále bychom nemìli zapomínat na skuteènost, že úroveò hlasitosti je daná nejen výkonem zesilovaèe, ale také citlivostí reproduktorových soustav. Pøírùstek hlasitosti zpùsobený zdvojnásobením výkonu odpovídá použití reproduktorových soustav s citlivostí vìtší o 3 db. Ke zvìtšení hlasitosti o db musíme výkon zesilovaèe zdesateronásobit. Tam, kde není k dispozici sí ové napìtí, doporuèuji radìji používat citlivìjší reproduktorové soustavy, než se snažit získat maximální výkon zesilovaèe. V automobilu se z rozmìrových dùvodù dává pøednost vìtším výkonùm zesilovaèe a ménì citlivým soustavám, protože k dosažení dobré citlivosti je zapotøebí vìtší prùmìr reproduktorù. Spínané zdroje a mìnièe napìtí oproti zdrojùm s lineárními stabilizátory nebo nestabilizovaným pomaleji reagují na náhlé zmìny odbìru proudu. Zesilovaèe se zase vyznaèují náhlými zmìnami výkonu a tím i odbìru proudu. To vyvolává obavy ze zakmitávání napájecího napìtí, které by mohlo být pøíèinou zkreslení signálu. Èím je vyšší provozní kmitoèet mìnièe, tím rychleji mìniè reaguje na zmìny odbìru proudu. Pøípadné zákmity se dostanou do nadakustické oblasti kmitoètù. S rostoucí provozní frekvencí mìnièe však rostou ztráty a klesá úèinnost. Proto doporuèuji blokovat napájecí napìtí zesilovaèe kondenzátorem C8 s dostateènì velkou kapacitou øádu tisícù µf, která zpomalí náhlé zmìny napájecího napìtí. Zda je toto blokování skuteènì nezbytné, nemám možnost spolehlivì zjistit. Podrobný rozbor této problematiky by pøesáhl rozsah tohoto èlánku. Vìøím však, že se na stránkách tohoto èasopisu èasem objeví podrobnìjší analýza uvedeného problému. Schéma zesilovaèe je na obr. 26. Jedná se vlastnì o samotný výkonový zesilovaè (stereofonní) s obvody TDA23A (IO, IO). Tyto IO jsou pravé operaèní zesilovaèe, princip jejich èinnosti a vzorce pro výpoèet zesílení jsou stejné, jako u bìžných OZ. Obvody TDA23A jsou použity v neinvertujícím zapojení. Jejich zesílení je dáno vzorcem: resp.: A U L = + (R2/R3) A U P = + (R2/R3) [-; Ω, Ω], [-; Ω, Ω], Obr. 27. Obrazec plošných spojù stereofonního zesilovaèe s obvody TDA23A (mìø.: : ) Obr. 28. Rozmístìní souèástek na desce stereofonního zesilovaèe s obvody TDA23A Obr. 26. Stereofonní zesilovaè s obvody TDA23A Zesilovaè napì ovì zesiluje asi 4x, což odpovídá použití zdroje signálu, který již v sobì obsahuje pøedzesilovaè s dostateèným zesílením, a poskytuje dostateènì silný signál. Menší zesílení výkonového zesilovaèe a vìtší zesílení pøedzesilovaèe bývá vìtšinou výhodnìjší z hlediska dosažení maximálního odstupu od rušivých napìtí (šum, brum). Pokud zdroj signálu nedokáže plnì vybudit výkonový zesilovaè, zvìtšíme zesílení výkonového zesilovaèe zvìtšením odporu rezistorù R2 a R2. Zesílení však nesmíme pøehánìt, pøi maximální velikosti vstupního signálu by mìl být výkonový zesilovaè tìsnì pøed hranicí limitace. Zesilovaè nemá regulátor hlasitosti, pøedpokládám, že zdrojem signálu bude diskman, pøehrávaè MP3 apod., tedy zaøízení, které již regulátor hlasitosti obsahuje. Vstup zesilovaèe se pøipojí ke sluchátkovému výstupu zdroje signálu. Napájecí napìtí zesilovaèe je maximálnì 36 V, v našem pøípadì pøipadá v úvahu pouze nesymetrické napájení. Reproduktor musí být oddìlen od výstupu zesilovaèe vazebním kondenzátorem, to má však výhodu, že pøi eventuálním znièení koncového stupnì se neznièí reproduktor, na který nesmí být v žádném pøípadì pøivedeno stejnosmìrné napìtí. Další výhodou nesymetrického zapojení je trvalá jednoznaèná polarizace všech oddìlovacích elektrolytických kondenzátorù. Pøi symetrickém napájení by takový kondenzátor nemìl stejnosmìrné pøedpìtí a èasem by mohl ztratit kapacitu a zhoršit pøenos nízkých kmitoètù. Jedinou nevýhodou nesymetrického zapojení je pøechodový jev (lupnutí) pøi zapnutí nebo vypnutí zesilovaèe. Pøi nesymetrickém napájení se vytváøí odporovým dìlièem se souèástkami R5, R6 a C7 tzv. virtuální zem, která má pro výkonové OZ potenciál poloviny napájecího napìtí. Tento dìliè mùže být spoleèný pro více koncových stupòù. Nedoporuèuji ale, aby byl spoleèný i pro obvody pøípadného pøedzesilovaèe. 2 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

13 Velkou péèi musíme pøi stavbì koncového stupòù vìnovat stabilitì. To znamená blokovat napájecí napìtí keramickým kondenzátorem C5 a na výstup zapojit Boucherottùv èlen R4, C4. Nejdùležitìjší je umístit tyto souèástky co možná nejblíže integrovanému obvodu. Podle výrobce mùže mít kondenzátor C4 kapacitu buï nf, nebo 22 nf. V pøípadì nestability zvolíme vìtší kapacitu. Na desce je místo pro pøípadné zapojení kondenzátorù C2 a C2, které potlaèují nadakustické kmitoèty a zabraòují oscilacím. Pøi oživování se mi ale tyto kondenzátory neosvìdèily, a proto jsem je nepoužil. Pozn. red.: Výrobcem doporuèené napì ové zesílení obvodu TDA23 je asi 2. Pøi menším zesílení má tento IO sklon ke kmitání, jednotkové zesílení nelze bez kmitání vùbec dosáhnout. Pokud by popisovaný zesilovaè pøi uvedeném zesílení 4x kmital, je nejjednodušší kmitání odstranit zvìtšením zesílení na 2 a nf signál na vstupu 5x zeslabit odporovým dìlièem (trimrem). Výrobcem doporuèené hodnoty souèástek ve zpìtnovazebním dìlièi pro zesílení 2x jsou: C3 (C3) = 2,2 µf/5 V, R3 (R3) = 4,7 kω a R2 (R2) = kω, C2 (C2) odpadá. Na desce je rovnìž místo pro filtraèní kondenzátory C8 a C8a. Pøi napájení ze sítì je jeho dostateèná kapacita zárukou potlaèení brumu Hz. Pøi malém zesílení se tento brum projevuje ménì než pøi velkém zesílení. Proto doporuèuji realizovat vìtší èást zesílení v pøedzesilovaèi, který je napájen stabilizovaným a lépe filtrovaným napìtím. Pøenos nízkých kmitoètù omezují èlánky RC, R3C3 a R zátìže C6, pøenos vysokých kmitoètù omezuje èlánek R2C2. Mezní kmitoèty tìchto èlánkù vypoèítáme ze vztahu f m = /(2 π R C). Levý i pravý kanál zesilovaèe jsou zapojeny shodnì. Souèástky pravého kanálu mají èísla o desítku vyšší než souèástky levého kanálu. Souèástky spoleèné pro oba kanály (zdroj a obvod virtuální zemì) mají èíslo vždy menší než deset. Všechny souèástky zesilovaèe jsou pøipájeny na jedné DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 27, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 28. Integrované obvody musí být pøišroubovány k chladièi. Nejprve k chladièi upevníme pomocí úhelníku DPS. Potom k chladièi pøišroubujeme IO, které nakonec pøipájíme do desky. Tepelné spojení integrovaných obvodù s chladièem zlepšíme pomocí tepelnì vodivé pasty, kterou lehce potøeme dosedací plochy. Obvody TDA23 jsou vodivì spojeny s chladièem svým nejzápornìjším vývodem (vývod 3). Pøi oživování koncových zesilovaèù doporuèuji vždy maximální soustøedìní a opatrnost. Každá nepozornost se trestá spálením souèástek. Zvláštì zaèáteèníkùm proto doporuèuji dodržovat následující zásady: Jednotlivé výkonové integrované obvody je vhodné napájet pøes zvláštní pojistku. Pøípadná porucha se snadnìji najde a opraví, oživování je jednodušší. Nejprve místo pojistky zapojíme rezistor ( Ω/6 W) a kontrolujeme na nìm úbytek napìtí, který musí odpovídat pøedpokládanému klidovému proudu zesilovaèe (v našem pøípadì do ma). Dále zkontrolujeme stejnosmìrné napìtí na výstupu integrovaného obvodu, které musí být rovno napìtí virtuální zemì. Rukou (brum 5 Hz) nebo generátorem zavedeme na vstup zkušební signál a reproduktorem pøipojeným na výstup zkontrolujeme, zda je zesilovaè živý. Místo reproduktoru mùžeme k výstupu pøipojit pøes rezistor sluchátka. Pokud je vše v poøádku, odpojíme z držáku pojistky rezistor a vložíme pojistku. Opìt zkontrolujeme pracovní bod integrovaného obvodu, na jehož výstupu musí být polovina napájecího napìtí. Do napájecího pøívodu zesilovaèe zapojíme ampérmetr a zkontrolujeme proudový odbìr. Ten by se nemìl zmìnit pøi pøipojení zátìže, pokud zesilovaè nekmitá. Podle možností zkontrolujeme výstupní signál zesilovaèe osciloskopem. Pokud tuto možnost nemáme, pozorujeme chvíli, jestli se pouzdro integrovaného obvodu pøíliš nezahøívá (což by bylo pøíznakem kmitání zesilovaèe). Pod tímto názvem se vyrábìjí obvody, které monitorují kvalitu sí- ového napìtí. Mìøí kmitoèet sítì, pøepìtí nebo podpìtí, kontrolují poøadí fází. V pøípadì poruchových stavù odpojí zátìž. Další obvody tohoto typu realizují èasové zpoždìní, pøipojují nebo naopak odpojují zátìž po urèité dobì od pøivedení povelového signálu. Ceny takových profesionálnì vyrobených obvodù se pohybují v øádu tisícù Kè. Pøitom náklady na jejich stavbu jsou minimální. Následující tématický celek pøedstavuje modulární koncepci multifunkèního relé, které obsahuje moduly: napájecího zdroje a jednofázového nebo tøífázového spínaèe zátìže, indikátoru pøepìtí a podpìtí sítì, indikátoru sí ového kmitoètu, univerzálního øídicího obvodu spolupracujícího se snímaèi teploty, svìtla apod., indikátoru sledu fází, èasovaèe a zpožïovacího obvodu, indikátoru sledu fází a indikátoru velikosti sí ového napìtí. Z uvedených modulù mùžeme sestavit øídicí obvody pro velké množství Je-li vše v poøádku, pøipojíme zdroj nf signálu a reproduktor. Postupnì zvyšujeme úroveò signálu na vstupu zesilovaèe. Kontrolujeme teplotu integrovaného obvodu. Mezi ním a chladièem musí být dobrý tepelný kontakt. Souèasnì sluchem kontrolujeme kvalitu výstupního signálu. Použití osciloskopu a generátoru není pøi oživování zesilovaèe nezbytností. Je-li na výstupu integrovaného obvodu polovina napájecího napìtí, je zaruèená symetrická limitace signálu. R, R 2 kω, miniaturní R2, R2, 39 kω, miniaturní, viz text R3, R3 2 kω, miniaturní R4, R4 Ω, miniaturní R5 2 kω, miniaturní R6 2 kω, miniaturní C, C, nf, keramický C2, C2 viz text, nezapojovat C3, C3 nf, keramický C4, C4, nf, keramický, viz text C5, C5 nf, keramický C6, C6 µf/25 V C7 µf/25 V C8 22 až 47 µf/35 V, viz text IO, IO TDA23A DPS stojí 29 Kè, souèástky 75 Kè Sí ové multifunkèní relé rùzných aplikací a pro rùzné požadavky uživatelù. Jednotlivé moduly jsem dùkladnì popsal, aby pøípadná úprava jejich vlastností neèinila problémy. Konstrukèní návody jsou urèeny pokroèilejším zájemcùm, kteøí si je dovedou pøizpùsobit svým konkrétním požadavkùm a kteøí jsou schopni bezpeènì pracovat se sí ovým napìtím. Obvody modulù jsou galvanicky spojeny se sítí. Pøi jejich oživování je tøeba dbát zvýšené opatrnosti (nezamìnit fázový a nulový vodiè, nedotýkat se za provozu obvodu rukou, udržovat poøádek na pracovišti). Tam, kde je to možné z hlediska funkce, doporuèuji pøed pøipojením k síti zkontrolovat èinnost obvodu pøi napájení ze zdroje se sí ovým transformátorem. Moduly jsou zkonstruovány tak, aby na sebe navazovaly a bylo možné je umístit do univerzální krabièky, která se upevòuje na DIN lištu. Doporuèuji krabièku U-KPDIN3 o vnìjších pùdorysných rozmìrech 4 x 9 mm s maximální výškou 65 mm. Tato krabièka se vyrábí se i v provedení s výøezem pro prùhledný pøední panel. Tuto i další podobné krabièky najdete v katalogu GM Electronic z roku 26. Délka DPS všech modulù je stejná a je 8 mm. Do uvedené krabièky mù- Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 3

14 žeme umístit nìkolik modulù vedle sebe, v pøípadì vìtší sestavy použijeme tyto krabièky dvì. K propojení jednotlivých modulù použijeme nejlépe šroubovací svorkovnice pro plošné spoje typu ARK 5/2 nebo ARK 5/3 s rozteèí vývodù 5 mm. Celý systém mùže být navržen v jednofázovém nebo tøífázovém provedení. Kde to bylo možné a nezkomplikovalo to návrh DPS, tam jsem umístil vstupy dole a výstupy nahoøe, jak je pøi konstrukci rozvadìèù zvykem. Vývody ss napájení (+2 V) a výstupu a vstupu, které se u jednotlivých modulù propojují, jsem, pokud to bylo možné, umístil pøibližnì v jedné rovinì. Tím je usnadnìno jejich vzájemné propojení. Spínaè a zdroj Obvod spínaèe a zdroje je jádrem celého multifunkèního relé. Sí ovou zátìž mùžeme spínat buï mechanickým relé (stykaèem), nebo polovodièovým spínaèem SSR (= Solid State Rele) s optotriakem. Výhodou polovodièových spínaèù je minimální øídicí proud (5 až ma), který protéká pøes budicí infraèervenou LED. Ta se rozsvítí a sepne triak øízený svìtlem. SSR umožòují spínat pøi prùchodu napìtí nulou, což odstraòuje rušivé impulsy vznikající pøi odpojování zátìže s indukèním charakterem. Spínání probíhá tiše, odpadá cvakání kontaktù, nejsou problémy s jejich opotøebením a životností. Jedinou nevýhodou polovodièových spínaèù je úbytek napìtí a výkonová ztráta na sepnutém spínaèi. Spínání vìtších proudù vyžaduje chlazení spínacích prvkù a odvod ztrátového tepla. Použití polovodièových spínaèù umožòuje zjednodušit konstrukci jejich budicích obvodù i napájecího zdroje. K získání proudu potøebného pro buzení SSR a pro napájení dalších obvodù multifunkèního relé (tj. proudu okolo ma) nám staèí použít napájecí zdroj s pøedøadným kondenzátorem. Pro proud I, který pøedøadným kondenzátorem o kapacitì C teèe, platí pøibližnì vztah I = 2 π f C U (za pøedpokladu, že výstupní napìtí zdroje je výraznì menší než sí ové napìtí). V uvedeném vztahu je f = 5 Hz a U = 23 V. Pøi spínání zátìže pomocí relé nebo stykaèe bychom potøebovali napájecí zdroj s transformátorem, protože proud cívkou relé nebo stykaèe mùže být až stovky ma, a pøedøadný kondenzátor by musel mít nevýhodnì velkou kapacitu. Ss napájecí zdroje s transformátorem, usmìròovaèem a filtraèním kondenzátorem se v provedení pro montáž na DIN lištu bìžnì vyrábìjí. Jejich konstrukce je velmi jednoduchá a v literatuøe mnohokrát popsaná, proto ji zde neuvádím. Navíc v této oblasti nelze vytvoøit univerzální konstrukci, protože rozmìry transformátoru, filtraèního Tab.. Maximální ss napájecí proud I max, který lze odebírat ze zdroje, v závislosti na kapacitì pøedøadného kondenzátoru C. C [nf] I max [ma] kondenzátoru a chladièe stabilizátoru závisejí na požadovaném proudovém odbìru. Dále jsou popsány spínaèe s SSR v jednofázovém a tøífázovém provedení a pøíslušné napájecí zdroje s pøedøadným kondenzátorem. Jednofázový spínaè a zdroj Schéma jednofázového spínaèe a zdroje je na obr. 29. Nejprve si popíšeme zdroj, který je na obr. 29 nahoøe. Zdroj je urèen pro sí ové napájení spínaèe SSR a všech dalších modulù multifunkèního relé. Výstupní napìtí zdroje jsem zvolil +2 V, což je velikost, která dobøe vyhovuje jak operaèním zesilovaèùm, tak obvodùm CMOS. Vzhledem k tomu, že požadovaný výstupní proud zdroje je maximálnì nìkolik desítek ma, je použito zapojení zdroje s pøedøadným kondenzátorem C. V tab. je uveden maximální ss napájecí proud, který lze ze zdroje odebírat, v závislosti na kapacitì pøedøadného kondenzátoru C. V popisovaném zdroji pøedpokládám použití kondenzátoru C o kapacitì 33 nf, popø. 47 nf. Kondenzátor C musí být s rezervou dimenzován na sí ové napìtí, jeho provozní napìtí, vyznaèené na pouzdru, musí být 275 VAC. Pøi pøipojení zdroje k síti vzniká pøechodový jev nabíjení kondenzátoru C. Velikost nabíjecího proudu C omezuje rezistor R. Nìkdy se k pøedøadnému kondenzátoru s vìtší kapacitou pøipojuje paralelnì vybíjecí rezistor o odporu asi MΩ (na obr. 29 naznaèený èárkovanì), který zajiš uje vybití kondenzátoru po odpojení zdroje od sítì. Obr. 29. Jednofázový spínaè a zdroj Støídavé napìtí usmìròujeme diodami D a D2 a filtrujeme elektrolytickým kondenzátorem C2. Maximální velikost usmìrnìného napìtí na kondenzátoru C2 je omezována na asi 3 V Zenerovou diodou D3. Výstupní napìtí zdroje 2 V je kvalitnì stabilizováno monolitickým stabilizátorem IO. Maximální vstupní napìtí stabilizátoru IO je 35 V. Pøi malých nárocích na kvalitu napájení by bylo možné stabilizátor vypustit a výstupní napìtí zdroje stabilizovat pouze Zenerovou diodou D3, která by však musela mít Zenerovo napìtí 2 V. Pokud bychom požadovali galvanické oddìlení øídicích obvodù, museli bychom místo pøedøadného kondenzátoru C použít transformátor (viz obr. 3). V takovém pøípadì bychom vynechali rezistor R a místo diod D a D2 bychom použili mùstkový usmìròovaè B25C5. Do dalších modulù bychom pøivádìli kladné a záporné napìtí z tohoto zdroje a nikoliv nulový vodiè sí ového napìtí (N). Schéma jednofázového spínaèe je na obr. 29 dole. Jako spínaè je použit polovodièový spínaè SSR Op. V klidovém stavu, když není pøipojen øídicí signál, je spínaè Op sepnut. Spínaè Op je sepnut budicím proudem I, který teèe do vstupu Op pøes rezistor R2 ze stabilizátoru IO. Velikost budicího proudu I nastavíme podle doporuèení výrobce SSR vhodnou volbou odporu rezistoru R2. Za pøedpokladu, že na výstupu stabilizátoru IO je napìtí 2 V, a na infraled, která tvoøí budicí èást spínaèe Op, je úbytek napìtí V, vypoèteme potøebný odpor R2 podle vztahu: R2 = (2 - )/I [Ω; V, A]. Spínaè Op se vypíná vysokou úrovní prvního øídícího signálu, který je pøivádìn mezi první øídicí vstup IN a zem (nulový vodiè sítì), nebo vysokou úrovní druhého øídicího signálu, který je Obr. 3. Úprava zapojení zdroje z obr. 29 pøi použití sí ového transformátoru. Transformátor musí mít primární napìtí 23 V, sekundární napìtí 2 až 5 V a výkon podle požadovaného výstupního proudu. Usmìròovaè Usm. je mùstek s provozním napìtím minimálnì V a jmenovitým proudem A. Je též vhodné zvìtšit kapacitu kondenzátoru C2 na 22 µf/35 V nebo 47 µf/35 V 4 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

15 Tab. 2. Doporuèené typy polovodièových spínaèeù (SSR) se spínáním v nule a maximální efektivní støídavý proud I AC max, který mohou spínat. Typ SSR I AC max [A] S2S6V 3 S22S2 8 Obr. 3. Spínání zátìže vysokou úrovní na øídicím vstupu IN2. Vstup je IN2 galvanicky oddìlen Obr. 32. Spínání zátìže støídavým napìtím pøivádìn mezi kladnou a zápornou svorku druhého øídicího vstupu IN2. Vysokou úrovní øídicího signálu na vstupu IN se sepne tranzistor T, který zkratuje vstup spínaèe Op, takže SSR Op vypne. Podobnì vysokou úrovní øídicího signálu na vstupu IN2 se vybudí optoèlen Op2, jehož sepnutý výstupní fototranzistor rovnìž zkratuje vstup spínaèe Op, takže SSR Op vypne. Díky optickému oddìlení mùžeme na vstup IN2 pøivádìt øídicí signál ze zdroje, který nesmí být galvanicky spojen se sítí, napø. z poèítaèe PC. Obvod se souèástkami T a Op2 realizuje funkci negace logického souètu (NOR) signálù ze vstupù IN a IN2. Pokud není na žádném z obou vstupù signál vysoké úrovnì, je spínaè Op sepnut. K vypnutí spínaèe postaèuje jeden signál vysoké úrovnì na kterémkoliv ze vstupù. S22SE2 8 S22T2 2 S26SE2 6 Obr. 33. Vypínání zátìže støídavým napìtím Na vstup IN se jako øídicí signál pøivádí logický souèet poruchových signálù z dalších modulù multifunkèního relé. Poèet pøipojených modulù je libovolný. Logický souèet poruchových signálù se vytváøí tak, že poruchové signály se vedou na vstup IN pøes oddìlovací diody, které mají katody pøipojeny na vstupní svorku IN. Diody zabraòují vzájemnému ovlivòování výstupù jednotlivých modulù. Moduly indikují poruchový stav sítì vždy vysokou úrovní na svém výstupu. Pøi poruše kteréhokoliv ze sledovaných parametrù sítì se vysokou úrovní poruchového signálu vypne spínaè Op a zátìž se odpojí od sítì. Zapojení vstupních obvodù spínaèe lze podle potøeby rùznì modifikovat. Jednoduchou úpravou vstupních obvodù podle obr. 3 (kolektor fototranzistoru v Op2 se spojí s bází tranzistoru T a na vstup IN se pøivede +2 V) získáme opaènou funkci - vysokou úrovní na vstupu IN2 se spínaè Op sepne. V zapojení podle obr. 32 mùžeme spínaè Op spínat i støídavým napìtím 23 V, napø. v závislosti na sepnutí jiného spotøebièe Rz. Staèí kondenzátor C ve zdroji pøipojit k tomuto spotøebièi Rz. Kapacitu kondenzátoru C volíme v tomto pøípadì takovou, aby byl zdroj schopen vytvoøit dostateèný budicí proud pro spínaè Op, postaèí kapacita zhruba 5 nf. Pokud chceme spínaè Op vypínat pøivedením støídavého napìtí 23 V, nebude úprava rovnìž složitá - viz obr. 33. Pøídavné souèástky umístíme na Obr. 34. Obrazec plošných spojù jednofázového spínaèe a zdroje (mìø.: : ) Obr. 35. Rozmístìní souèástek na desce jednofázového spínaèe a zdroje desku na místo vzniklé vypuštìním optoèlenu Op2. Pokud spínáme indukèní zátìž (motor, kompresor), doporuèuji používat jako spínaè Op výhradnì optotriaky se spínáním v nule. Jinak hrozí znièení spínaèe napì ovými špièkami. Ceny optotriakù se spínáním v nule nejsou výraznì vyšší než ceny bìžných optotriakù. Proud optotriakem volíme podle požadavkù na spínaný výkon. V tab. 2 jsou uvedeny doporuèené typy polovodièových spínaèù (SSR) se spínáním v nule, které je v této konstrukci možné použít bez úprav desky s plošnými spoji, a maximální støídavý efektivní proud, který mohou spínat. Elektrická pevnost (prùrazné napìtí mezi øídicím a spínaným obvodem) se u spínaèù z tab. 2 udává 3 až 4 kv, prùrazné napìtí vlastního spínaèe (triaku) je 6 V, ss budicí proud, potøebný pro sepnutí spínaèe, je 8 ma (u typu S2S6V je to 6 ma). U SSR S22T2 jsem namìøil sepnutí pøi budicím proudu 4 ma, na sepnutém spínaèi byl úbytek napìtí V pøi proudu 2 A. Z úbytku napìtí a spínaného proudu v konkrétní aplikaci vypoèítáme ztrátový výkon SSR a rozhodneme, zda k nìmu pøišroubujeme malý chladiè. Všechny souèástky modulu jednofázového spínaèe a zdroje jsou umístìny na jedné DPS s jednostrannými spoji, která umožòuje realizovat všechny popsané varianty zapojení, kromì použití sí ového transformátoru. Obrazec spojù je na obr. 34, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 35. Po osazení desky souèástkami a po dùkladné kontrole (pracujeme se sí ovým napìtím) funguje obvod na první zapojení a nevyžaduje žádné nastavení. (základní varianta) R 2 Ω/,6 W R2,2 kω, miniaturní R3 2 kω, miniaturní R4 47 Ω, miniaturní C 33 nf/275 VAC, fóliový C2 µf/35 V, radiální C3 nf, keramický D, D2 N47 D3 BZX83V3, Zener. dioda 3 V/,5 W Op S22T2 Op2 4N35 IO 78L2 DPS stojí 26 Kè, souèástky 96 Kè Tøífázový spínaè a zdroj Funkce tohoto obvodu (obr. 36) je témìø shodná s funkcí jednofázového spínaèe. Vstupy SSR Op, Op2 a Op3 jsou zapojeny do série. Teèe jimi stejný budicí proud, který se tak využívá trojnásobnì. Zároveò je zajištìno souèasné Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 5

16 Obr. 37. Obrazec plošných spojù tøífázového spínaèe a zdroje (mìø.: : ) Obr. 38. Rozmístìní souèástek na desce tøífázového spínaèe a zdroje Obr. 36. Tøífázový spínaè a zdroj sepnutí všech SSR. Odpor rezistoru R2, pøes který teèe budicí proud, urèíme stejným zpùsobem jako u pøedcházejícího jednofázového spínaèe, pouze v pøíslušném vzorci odeèteme od napájecího napìtí 2 V souèet úbytkù napìtí na tøech infraled, tj. napìtí 3 až 4 V. Trojfázový spínaè je vybaven funkcí odpojení zátìže v pøípadì výpadku jedné z fází. Tato funkce je potøebná u tøífázových motorù. Ty je nutné pøi výpadku jedné z fází vypnout, abychom pøedešli jejich poškození. Pøi výpadku fáze L spínaèe SSR vypnou automaticky, protože z této fáze se odebírá jejich budicí proud. Pøi výpadku fáze L2 nebo L3 se pøes diody D4 nebo D5 pøestanou nabíjet kondenzátory C4 nebo C5 a zavøe se tranzistor T2 nebo T3. Tím se vypne budicí proud a SSR vypnou. Obvod odpojující zátìž pøi výpadku jedné z fází samozøejmì nemusíme zapojovat, pokud jej nepotøebujeme. Tranzistory T2 a T3 v takovém pøípadì nahradíme zkratem. Všechny souèástky tøífázového spínaèe a zdroje jsou umístìny na jedné DPS s jednostrannými spoji (obr. 37, obr. 38). Na DPS jsou navíc volné pájecí plošky pro pøípadné úpravy zapojení. Oživení tohoto modulu pøi pøedchozí peèlivé práci rovnìž neèiní problémy. (základní varianta) R 2 Ω/,6 W R2 82 Ω, miniaturní R3, 2 kω, miniaturní R4 47 Ω, miniaturní R5,5 MΩ, miniaturní R6 2 kω, miniaturní R7,5 MΩ, miniaturní R8 2 kω, miniaturní C 33 nf/275 VAC, fóliový C2 µf/35 V, radiální C3 nf, keramický D, D2 N47 D3 D4, D5 N47 BZX83V3 Zener. dioda 3 V/,5 W Op, Op2, Op3 OP4 IO S22T2 4N35 78L2 DPS stojí 29 Kè, souèástky 478 Kè Indikátor pøepìtí a podpìtí sítì Tento indikátor zde uvádím v jednofázovém i tøífázovém provedení, funkce obou obvodù je shodná. Obì verze indikátoru jsou doplnìny obvodem svìtelné a zvukové výstrahy, který mùže být využit i ostatními moduly multifunkèního relé k indikaci mimoøádných provozních stavù. Svìtelná a zvuková výstraha spoèívá v blikání LED (s kmitoèetem zhruba Hz) a v pøerušovaném pískání (o kmitoètu zhruba khz). Jednofázový indikátor pøepìtí a podpìtí sítì Schéma tohoto indikátoru je na obr. 39. Sí ové napìtí pøivádìné na vstup L je zmenšováno dìlièem z rezistorù R a R2 a usmìròováno špièkovým Obr. 39. Jednofázový indikátor pøepìtí a podpìtí a obvod svìtelné a zvukové výstrahy 6 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

17 Obr. 4. Obrazec plošných spojù jednofázového indikátoru pøepìtí a podpìtí (mìø.: : ) Obr. 4. Rozmístìní souèástek na desce jednofázového indikátoru pøepìtí a podpìtí usmìròovaèem se souèástkami D a C. Na C se vytvoøí napìtí U C : U C = [,4 U L R2/(R + R2)] - U D [V; V, Ω, Ω, V] (), kde U L je efektivní napìtí fáze L a U D je úbytek napìtí na otevøené diodì D. Rezistor R7 definuje proud diodou D a vybíjí kondenzátor C. Pøi proudu øádu jednotek mikroampér, který teèe diodou D pøes rezistor R7, je úbytek napìtí U D na D asi,4 až,5 V. Podle pøedchozího vztahu vypoèítáme z požadovaného minimálního a maximálního napìtí sítì mezní velikosti napìtí na kondenzátoru C, které chceme detekovat. Napìtí na C se porovnává s referenèními napìtími, která jsou vytváøena dìlièem R3, R4, P a P2. Jako komparátory jsou použity operaèní zesilovaèe IOa a IOb. Z jejich výstupù na jejich neinvertující vstupy jsou zapojeny rezistory R5 a R6, které zajiš ují slabou hysterezi komparátorù. Hystereze je nutná k tomu, aby se komparátor nerozkmital. Pøi absenci hystereze by se napø. po odpojení zátìže pøi podpìtí sítì zátìž zase ihned pøipojila, protože následkem odpojení zátìže by se napìtí sítì nepatrnì zvìtšilo. Po pøipojení zátìže by však napìtí sítì opìt pokleslo a zátìž by se odpojila atd. Toto kmitání by stále pokraèovalo. Výstup OZa se pøeklápí do vysoké úrovnì pøi pøepìtí sítì, výstup OZb se pøeklápí do vysoké úrovnì pøi podpìtí sítì. Stavy pøepìtí a podpìtí jsou indikovány diodami LED D2 a D3 a bìhem tìchto stavù je na výstupu OUT poruchového signálu vysoká úroveò. Chceme-li, aby se pøi pøepìtí nebo podpìtí sítì odpojila zátìž, pøipojíme poruchový výstup OUT tohoto modulu na øídicí vstup IN modulu jednofázového nebo tøífázového spínaèe a zdroje. Dioda D4, zapojená pøed výstup OUT, je souèástí obvodu logického souètu poruchových signálù, který má význam pøi použití více modulù. Aby mìl modul indikátoru pøepìtí a podpìtí co nejmenší spotøebu, jsou v nìm použity co nejúèinnìjší LED (nejlépe supersvítivé), které dobøe svítí už pøi proudu až 2 ma, a také operaèní zesilovaèe s malým pøíkonem (,3 ma na jeden dílèí zesilovaè). Kapacita vyhlazovacího kondenzátoru C urèuje dynamické vlastnosti indikátoru. Vzhledem k tomu, že R >> R2, je vnitøní odpor dìlièe R, R2 pøibližnì roven odporu rezistoru R2. Èasová konstanta R2 C urèuje, jak rychle bude indikátor reagovat na zvýšení sí- ového napìtí. Pøedpokládám, že obvod nemá reagovat na krátké špièky nebo poklesy napìtí, které vznikají pøi zapínání a vypínání spotøebièù. Rezistor R7 zajiš uje vybíjení kondenzátoru C. Èasová konstanta C R7 urèuje, jak rychle bude indikátor reagovat na zvýšení sí ového napìtí Odpor rezistoru R8 volíme tak, aby proud tekoucí LED D2 nebo D3 byl 2 až 3 ma. Pokud tyto LED použijeme s vìtší úèinností a pokud potøebujeme šetøit proudem (pøi malé kapacitì kondenzátoru C v modulu spínaèe a zdroje), mùžeme odpor rezistoru R8 zvìtšit na 3,9 kω. Souèástí modulu indikátoru pøepìtí a podpìtí sítì je obvod svìtelné a zvukové výstrahy, jehož schéma je v pravé èásti obr. 39. Souèástky výstražného obvodu mají èísla vìtší než 3. Výstražný obvod obsahuje dva astabilní multivibrátory s operaèními zesilovaèi IOc a IOd. Kmitoèet multivibrátorù je urèován èasovými konstantami R3 C3 a R38 C32. K výstupu IOc je pøipojena LED D33 pro optickou výstrahu. Proud LED D33 je dán odporem rezistoru R35, který volíme obdobnì jako odpor rezistoru R8. LED D33 by mìla být supersvítivá. K výstupu IOd je pøipojen elektroakustický mìniè Piezo pro zvukovou výstrahu. Výstražný obvod se aktivuje pøes diodu D32 vysokou úrovní chybového signálu z indikátoru pøepìtí a podpìtí sítì. Mùže však být aktivován i chybovými signály z dalších modulù multifunkèního relé, které pøivedeme na vstup IN výstražného obvodu. Pøi nízké úrovni všech chybových signálù jsou diody D3 i D32 zavøené, horní bod dìlièe R33, R34 je bez napìtí, ve støedním bodì dìlièe je malé napìtí, multivibrátor s IOc nekmitá a na výstupu IOc je nízká úroveò. LED D33 nesvítí a Piezo nepíská, vystraha není aktivní. Pøi vysoké úrovni kteréhokoliv z chybových signálù se ve støedu dìlièe R33, R34 objeví pøibližnì polovina napájecího napìtí, takže multivibrátor s IOc se rozkmitá a výstraha se aktivuje. Všechny souèástky indikátoru a výstražného obvodu jsou umístìny na jedné desce s jednostrannými plošnými spoji. Obrazec spojù je na obr. 4, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 4. Oživení a nastavení Ideální je použít regulovatelný zdroj sí ového napìtí (napø. autotransformátor až 28 V). Nastavíme dolní mezní napìtí sítì (napø. 95 V) a otáèíme trimrem P2 tak, aby se rozsvítila LED D3. Potom nastavíme horní mezní napìtí sítì (napø. 255 V) a otáèíme trimrem P tak, aby se rozsvítila LED D2. Pokud regulovatelný zdroj sí ového napìtí nemáme, musíme si poradit jinak. Po osazení DPS souèástkami pøipojíme napájecí napìtí +2 V a na jezdcích potenciometrù nastavíme pøedem vypoètené velikosti mezních napìtí. Po pøipojení fázového napìtí k vývodu L zmìøíme velikost fázového napìtí a velikost napìtí na kondenzátoru C a zkontrolujeme, že platí vztah () (úbytek napìtí na D a tolerance odporu rezistorù jej mohou výpoèet ponìkud ovlivnit). Napìtí na C musíme mìøit voltmetrem s velmi velkým vstupním odporem (alespoò MΩ), protože vnitøní odpor dìlièe R, R2 není zanedbatelný. Podle namìøených napìtí upravíme vypoètené velikosti dolního a horního mezního napìtí na kondenzátoru C. Podle tìchto mezních napìtí pak nastavíme na jezdcích trimrù P a P2 referenèní napìtí. Pøi sí ovém napìtí 95 V (tj. pøi poklesu jmenovitého sí ového napìtí 23 V o 5 %) bylo namìøeno na kondenzátoru C ss napìtí 5, V, pøi jmenovitém napìtí sítì 23 V bylo na C napìtí 6, V a pøi napìtí sítì 253 V (tj. pøi vzrùstu jmenovitého napìtí sítì o %) bylo na C napìtí 6,65 V. Pro tyto velikosti napìtí na C mùžeme místo trimrù P a P2 použít v dìlièi pevné rezistory s odpory R3 = 6 kω, R4 = 5 kω a R9 = 4,95 kω (složit z paralelnì spojených odporù 5,6 kω a 43 kω) a ušetøit si tak nastavování obvodu (jeden z odporù zvolíme, ostatní dopoèítáme). Obdobnì mùžeme postupovat i pøi jiných požadovaných velikostech mezních napìtí. (indikátor pøepìtí a podpìtí) R,5 MΩ/,6 W R2 3 kω, miniaturní R3, R4 6,8 kω, miniaturní R5, R6 68 kω, miniaturní Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 7

18 Obr. 42. Tøífázový indikátor pøepìtí a podpìtí R7,5 MΩ, miniaturní R8 2,7 až 3,9 kω, miniaturní P, P2 5 kω, PT6VK5, trimr 6 mm, ležatý C µf/35 V, radiální D N47 D2, D3 LED s vìtší úèinností D4 N448 IO TL64 (obvod svìtelné a zvukové výstrahy) R3, R32 2 kω, miniaturní R33, R34 2 kω, miniaturní R35 2,7 až 3,9 kω, miniaturní R36, R37 2 kω, miniaturní Obr. 43. Obrazec plošných spojù tøífázového indikátoru pøepìtí a podpìtí (mìø.: : ) Obr. 44. Rozmístìní souèástek na desce tøífázového indikátoru pøepìtí a podpìtí R38, R39 2 kω, miniaturní C3 µf/35 V, radiální C32 nf, keramický D3, D32 N47 D33 LED s vìtší úèinností piezo KPT54W DPS stojí 29 Kè, souèástky 49 Kè Tøífázový indikátor pøedpìtí a podpìtí sítì Schéma indikátoru je na obr. 42. Pracuje na stejném principu jako jednofázový indikátor, vznikl jeho ztrojením. Pro vìtší pøehlednost se odpovídající souèástky jednotlivých kanálù liší vždy o èíslo. V indikátoru jsou použity dva ètyønásobné operaèní zesilovaèe s malým napájecím proudem. Rezistor R8 urèuje proud tekoucí indikaèními LED D2, D3, D2, D3 atd. Napø. pøi podpìtí všech fází svítí souèasnì LED D3, D3 a D23. Když má rezistor R8 odpor 2,7 kω podle schématu, protéka každou z tìchto LED proud asi ma. Aby LED mìly dostateèný jas, musí být supersvítivé. Pokud požadujeme vìtší jas a nemusíme šetøit napájecím proudem, zmenšíme pøimìøenì odpor R8. Indikátor je opìt doplnìn výstražným obvodem s èísly souèástek nad 3. Všechny souèástky indikátoru i výstražného obvodu jsou pøipájeny na jedné DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 43, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 44. Modul oživujeme a nastavujeme stejným zpùsobem jako jednofázový indikátor pøepìtí a podpìtí. (indikátor pøepìtí a podpìtí) R, R, R2,5 MΩ/,6 W R2, R2, R22 3 kω, miniaturní 8 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27

19 R3, R4 5 kω, miniaturní R5, R5, R25 68 kω, miniaturní R6, R6, R26 68 kω, miniaturní R7, R7, R27,5 MΩ, miniaturní R8 2,7 kω, miniaturní, viz text P, P2 5 kω, PT6VK5, trimr 6 mm, ležatý C, C, C2 µf/35 V, radiální D, D, D2 N47 D2, D2, D22, LED supersvítivá D3, D3, D23 LED supersvítivá D4 N448 IO, IO2 TL64 (obvod svìtelné a zvukové výstrahy) R3, R32 2 kω, miniaturní R33, R34 2 kω, miniaturní R35 2,7 až 3,9 kω, miniaturní R36, R37 2 kω, miniaturní R38, R39 2 kω, miniaturní C3 µf/35 V, radiální C32 nf, keramický D3, D32 N47 D33 LED supersvítivá piezo KPT54W Obr. 45. Indikátor stability sí ového kmitoètu DPS stojí 39 Kè, souèástky 95 Kè Indikátor stability sí ového kmitoètu V dnešní dobì je na rozdíl od minulosti sí ový kmitoèet pøesnìjší. Všichni výrobci elektrické energie v EU pracují v jedné síti, všechny generátory spolu musí být sfázovány. V této síti je dodáván dennì vždy stejný poèet period støídavého napìtí. Drobné odchylky kmitoètu od jmenovité hodnoty 5 Hz v prùbìhu dne jsou øádu setin procenta. Pøi zvìtšujícím se zatížení sítì (ve špièkách pracovního dne) kmitoèet klesá, pøi nízkém odbìru roste. Jiná je situace v izolovaných (ostrovních) sítích. Ty jsou napájeny nejèastìji z motorgenerátoru. Tyto sítì nejsou synchronizovány s veøejnou elektrorozvodnou sítí. S mìnícím se odbìrem energie se mìní zátìž spalovacího motoru a tím se mìní jeho otáèky i kmitoèet sítì. Pøi velkém poklesu kmitoètu je vhodné nìkteré ménì dùležité spotøebièe odpojit. Pokud je sí ové napìtí vytváøeno polovodièovým mìnièem z malého napìtí (baterie, solární panel), nejsou se stabilitou kmitoètu problémy. Tyto mìnièe jsou vždy øízeny krystalem. Popisovaný indikátor stability sí ového kmitoètu mìøí kmitoèet v rozsahu 4 až 6 Hz. Snažil jsem se jej navrhnout co možná nejjednodušší i za cenu menšího komfortu mìøení. Pro komfortní mìøení bychom samozøejmì použili bìžný èítaè, jaký jsem publikoval napø. KE 4/24. Pokud bychom chtìli mìøit kmitoèet s rozlišením, Hz, potøebovali bychom, aby doba otevøení hradla èítaèe byla s. Indikátor stability kmitoètu, jehož schéma je na obr. 45, je mnohem jednodušší než èítaè. Fázové napìtí, jehož kmitoèet mìøíme, se pøivádí na vstupní svorku L. Fázové napìtí je nejdøíve omezováno rezistorem R3 a Zenerovou diodou D3. D3 z nìj také odstraòuje záporné pùlvlny. Pak je omezené støídavé napìtí tvarováno Schmittovým klopným obvodem (SKO) tak, aby mìlo obdélníkový prùbìh. SKO je vytvoøen ze dvou invertorù IO3F a IO3E. Hystereze SKO je vytvoøena kladnou zpìtnou vazbou, která je zavedena rezistorem R5. Na výstupu invertoru E2 je obdélníkový signál s dokonale strmými vzestupnými a sestupnými hranami. Tento signál je pøivádìn na derivaèní èlánek se souèástkami C3 a R4 s èasovou konstantou τ = R4 C3 = 39 µs. Na výstupu derivaèního èlánku jsou úzké impulsy, ze kterých další SKO s invertory IO3D a IO3C vytváøí pravoúhlý signál. Získali jsme tak úzké impulsy, které mají periodu rovnou periodì sítì. Dále indikátor obsahuje krystalový taktovací oscilátor s kmitoètem 2 MHz, který je tvoøen invertory IO3A a IO3B, a ètrnáctistupòový binární èítaè 42 (IO). Binárním èítaèem jsou èítány taktovací impulsy vždy po dobu jedné periody sítì. Delší periodì sítì, a tudíž nižšímu kmitoètu sítì, odpovídá vìtší poèet naèítaných taktovacích impulsù, kratší periodì sítì, a tudíž vyššímu sí- ovému kmitoètu, odpovídá menší poèet naèítaných impulsù. Tím je zpùsobováno urèité nepohodlí z hlediska vyhodnocování kmitoètu sítì. Naèítané impulsy se každou periodu sítì pøenášejí z èítaèe IO do pamìti IO2, která je tvoøena šestinásobným klopným obvodem D typu 474. Poté se èítaè vynuluje. Krátké zpoždìní urèované èasovou konstantou C2 R6 zajiš uje spolehlivost této funkce, aby se IO vynuloval skuteènì až po zapsání informace do IO2. Poèet naèítaných impulsù vyhodnocujeme nejjednodušším možným zpùsobem, a to pøevodem na analogové napìtí pomocí váhových rezistorù R9 až R4 pøipojených k výstupùm pamìti IO2. Analogové napìtí je odvozováno z napájecího napìtí +2 V dìlièem napìtí složeným z váhových rezistorù. Ty jsou podle stavu klopných obvodù v IO2 pøipojeny buï na napájecí napìtí +2 V nebo na zem. Významnìjším bitùm odpovídají menší odpory váhových rezistorù. Analogové napìtí je vyhlazováno kondenzátorem C. Pro každý kmitoèet sítì mùžeme vypoèítat napìtí na kondenzátoru C. Postup si ukážeme pro kmitoèet sítì f S = 5, Hz. Za jednu periodu sítì, tj. za /5 s, se naèítá N CLK = 4 kmitù taktovacího signálu o kmitoètu 2 MHz (4 = 2 /5). Pøitom uvažujeme, že Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27 9

20 pøesnost krystalového oscilátoru je mnohonásobnì vìtší než je potøeba a šíøku nulovacího impulsu zanedbáme. Z naèítaného èísla N CLK urèíme stav výstupù binárního èítaèe tak, že dekadické èíslo 4 pøevedeme na binární. Platí: 4 = = = Øádu 2 5 odpovídá výstup èítaèe Q5, øádu 2 4 výstup Q4 atd., až øádu 2 odpovídá výstup Q. Z binárního vyjádøení obsahu èítaèe mùžeme urèit logické stavy jednotlivých výstupù binárního èítaèe: Q5 =, Q4 =, Q3 =, Q2 =, Q =, Q =, Q9 =, Q8 = atd. V popisované konstrukci využíváme pouze výstupy Q8 až Q3, což pro tuto aplikaci z hlediska požadované pøesnosti vyhovuje. Nepøedpokládáme vìtší kolísání kmitoètu než 4 až 6 Hz, proto nepotøebujeme výstupy Q5 a Q4, jejichž stav se v uvedeném rozmezí kmitoètù nemìní. Rovnìž nevyužíváme výstupy Q7 a nižší, protože z hlediska požadované pøesnosti mìøení to není zapotøebí. Stavy výstupù èítaèe IO po naèítání èísla N CLK jsou pøeneseny na výstupy Q8 až Q3 pamìti IO2, kde jsou k dispozici po celou další periodu sítì. Pøi kmitoètu sítì 5 Hz je tedy na výstupech Q2, Q a Q pamìti IO2 úroveò log., tj. napájecí napìtí +2 V a na výstupech Q3, Q9 a Q8 je úroveò log., tj. potenciál zemì. Znamená to, že na rezistory R, R2 a R3 je pøivádìno napájecí napìtí +2 V a rezistory R9, R a R4 jsou zemnìny. Do støedu dìlièe z tìchto rezistorù je pøipojen kondenzátor C. Mùžeme si pøedstavit, že napìtí U C na kondenzátoru C je odvozováno z napájecího napìtí +2 V odporovým dìlièem s rezistory R L a R H a s dìlicím pomìrem R L /(R H + R L ), pøièemž odpor R L je výsledný odpor tìch rezistorù z R9 až R4, které jsou pøipojeny pøes výstupy pamìti IO2 na zem, a odpor R H je výsledný odpor tìch rezistorù z R9 až R4, které jsou pøipojeny pøes výstupy pamìti IO2 na napájecí napìtí +2 V. Pøi kmitoètu sítì 5 Hz je odpor R L roven odporu paralelní kombinace rezistorù R9, R a R4 a odpor R H je roven odporu paralelní kombinace rezistorù R, R2 a R3. Dìlicí pomìr R L /(R H + R L ) je v tom pøípadì,45 a na kondenzátoru C je napìtí U C = 5,4 V. Jak je vidìt, je výpoèet výstupního napìtí indikátoru pomìrnì zdlouhavý. Uvedeným zpùsobem mùžeme vypoèítat napìtí U C na kondenzátoru C i pro jiné kmitoèty sítì. Vypoètené hodnoty U C pro celistvé kmitoèty sítì Tab. 3. Závislost nìkterých velièin v indikátoru stability sí ového kmitoètu na kmitoètu sítì f S. Èíslo N CLK vyjadøuje dekadicky obsah binárního èítaèe, který po dobu jedné periody sítì /f S èítal taktovací impulsy o kmitoètu 2 MHz. V dalších sloupcích jsou logické stavy výstupù Q8 až Q5 binárního èítaèe s obsahem N CLK. U jednotlivých výstupù jsou pøipsány jejich binární øády. Zlomek R L /(R H + R L ) vyjadøuje dìlicí pomìr odporového dìlièe s rezistory R9 až R4 na výstupu binární pamìti IO2 (bližší vysvìtlení viz text). U C je napìti na kondenzátoru C, které je odvozováno dìlièem s rezistory R9 až R4 z napájecího napìtí +2 V. f S [Hz] N CLK 2 /f S Stavy výstupù binárního èítaèe pøi N CLK Q Q Q od 4 do 6 Hz jsou spolu s dalšími velièinami shrnuty v tab. 3. Odpory rezistorù R9 až R4 jsou dostateènì velké ve srovnání s vnitøním odporem výstupù obvodù CMOS. U obvodu 474 jsem namìøil výstupní odpor 25 Ω, který mùžeme pøièítat k odporùm rezistorù R9 až R4. Pøedpokládáme, že se obvody CMOS chovají jako témìø ideální spínaèe, které pøipojují výstup buï na zem, nebo na kladné napájecí napìtí. Úbytky napìtí na vnitøním odporu spínaèe mùžeme pøípadnì zanedbat. Pøesnost odporù rezistorù R9 až R4 ovlivòuje výslednou pøesnost mìøení. Tyto rezistory jsem volil z øady E24 a snažil jsem se, aby je nebylo nutné skládat z vìtšího poètu kusù nebo je nastavovat odporovými trimry. Napìtí U C z kondenzátoru C je vedeno na výstup OUT modulu pøes oddìlovací sledovaè napìtí IO4. Výstupní napìtí mùžeme mìøit analogovým nebo digitálním voltmetrem nebo jej mùžeme zpracovávat okénkovým diskriminátorem s LED v modulu Univerzální øídicí obvod (viz následující konstrukce). Modul Indikátor stability sí ového kmitoètu dále obsahuje vypínací obvod s operaèním zesilovaèem IO4b, který generuje na svém výstupu OUT2 poruchový signál s vysokou úrovní, pokud je Q Q 2 48 Q 24 Q9 52 Q8 256 R L / /(R H + R L ),98,92,835,796,72,655,67,54,47,45,37,344,297,246,76,63,39,97,64,33 U C [V],8,3,6 9,55 8,64 7,86 7,29 6,48 5,64 5,4 4,44 4,3 3,56 2,96 2,,96,67,7,77,39 kmitoèet sítì pøíliš nízký. Poruchovým signálem je možné vypnout jednofázový nebo trojfázový spínaè, který odpojí zátìž. Operaèní zesilovaè IO4b je zapojen jako komparátor, u kterého je pomocí rezistoru R6 nastavena hystereze zabraòující rozkmitání regulaèního systému. Pøi vypnutí spotøebièe se sí odlehèí, kmitoèet vzroste, a bez hystereze komparátoru by se spotøebiè znovu zapnul. Tím by se sí znovu zatížila, její kmitoèet by se snížil a spotøebiè se vypnul. Tak by se soustava rozkmitala. Rozhodovací úroveò komparátoru ve vypínacím obvodu, tj. mezní dolní kmitoèet sítì, pøi kterém se vygeneruje poruchový signál, se nastavuje potenciometrem P. Všechny souèástky modulu jsou umístìny na jedné DPS s jednostrannými spoji. Obrazec spojù je na obr. 46, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 47. Indikátor stability kmitoètu nemá nastavovací prvky a pøi správném zapojení bude pracovat na první zapojení. Zkontrolovat funkci modulu mùžeme i bez pøipojení k síti. Napájíme jej ze zdroje +2 V a na vstup L pøipojíme støídavé napìtí ze sekundárního vinutí sí ového transformátoru (staèí napø. napìtí 8 V ze zvonkového transformátoru). Pøi oživování doporuèuji pomocí osciloskopu nebo èítaèe pøipojeného na 2 Konstrukèní elektronika A Radio - 3/27