그림은 LED 비콘의 회로를 보여주며 회로는 간단하고 고가의 요소를 포함하지 않으며 고전 회로(멀티바이브레이터)에 따라 조립됩니다.
회로는 트랜지스터 2개, 커패시터 2개, 저항기 4개, LED 2개로 구성됩니다. LED의 깜박임 빈도는 100K 저항과 10μF 커패시터의 저항에 따라 달라집니다. 따라서 커패시터의 커패시턴스를 높이면 LED의 깜박임 빈도가 감소합니다.
LED 깜박이는 조명은 크리스마스 장식으로 사용하거나 재미있는 장난감으로 사용할 수 있습니다.
참조
멀티바이브레이터는 짧은 모서리를 갖는 전기 직사각형 진동의 이완 신호 생성기입니다. 이 용어는 정현파 진동 발생기("단 진동기")와 달리 멀티바이브레이터의 진동 스펙트럼에 많은 고조파가 포함되어 있기 때문에 네덜란드 물리학자 van der Pol이 제안한 것입니다.
멀티바이브레이터는 가장 일반적인 직사각형 펄스 발생기 중 하나이며 깊은 포지티브 피드백을 갖는 2단계 저항성 증폭기입니다. 전자 공학에서는 사용되는 요소 유형(튜브, 트랜지스터, 사이리스터, 마이크로 전자 장치 등), 작동 모드(자체 진동, 동기화 대기), 통신 유형에 따라 다양한 변형 멀티바이브레이터 회로가 사용됩니다. 증폭 요소 사이, 생성된 펄스의 지속 시간과 주파수를 조정하는 방법 등.
멀티바이브레이터를 자체 발진기로 분류하는 것은 자체 발진 작동 모드에서만 정당화됩니다. 대기 모드에서 멀티바이브레이터는 입력에서 동기화 신호가 수신될 때만 펄스를 생성합니다. 동기화 모드는 외부 제어(동기화) 발진의 도움으로 멀티바이브레이터의 발진 주파수를 동기화 전압의 주파수로 조정하거나 자체 진동 멀티바이브레이터의 경우 다중(주파수 고정)입니다.
저항 R1 및 R4, R2 및 R3의 저항, 커패시터 C1 및 C2의 커패시턴스, 트랜지스터 VT1 및 VT2의 매개변수가 쌍으로 동일한 경우 대칭형 멀티바이브레이터가 호출됩니다.
회로는 두 가지 불안정한 상태 중 하나에 있을 수 있으며 주기적으로 한 상태에서 다른 상태로 전환됩니다. 게인 단계 간의 포지티브 피드백 덕분에 전환 단계가 매우 짧습니다.
동작 원리
상태 1: VT1이 닫혀 있고 VT2가 열려 있고 포화되어 있으며 C1은 R1 및 VT2를 통해 VT2의 기본 전류에 의해 빠르게 충전되고 그 후 C1이 완전히 충전되면(충전 극성은 다이어그램에 표시됨) 전류가 흐르지 않습니다. R1, C1의 전압은 (VT2의 기본 전류) * R2와 같고 컬렉터 VT1의 전압은 전원입니다.
VT2 콜렉터의 전압은 낮습니다(포화 트랜지스터 양단의 강하).
이전에 이전 상태 2(회로에 따른 극성)로 충전되었던 C2는 개방된 VT2와 R3을 통해 서서히 방전되기 시작한다. 방전될 때까지 VT1 베이스의 전압 = (VT2 콜렉터의 작은 전압) - (C2의 높은 전압) - 즉, 트랜지스터를 단단히 차단하는 음의 전압입니다.
상태 2: 미러 이미지에서도 동일합니다(VT1은 열려 있고 포화 상태이며 VT2는 닫혀 있음).
상태에서 상태로의 전환: 상태 1에서는 C2가 방전되고 C2의 음전압이 감소하며 VT1 베이스의 전압이 증가합니다. 꽤 오랜 시간이 지나면 0에 도달하게 됩니다. 완전히 방전된 후 C2는 VT1 베이스의 전압이 약 0.6V에 도달할 때까지 반대 방향으로 충전을 시작합니다.
이로 인해 VT1이 열리고 R1 및 VT1을 통한 컬렉터 전류가 나타나고 VT1 컬렉터 양단의 전압 강하(R1 양단의 강하)가 발생합니다. C1은 충전되고 빠르게 방전될 수 없기 때문에 이로 인해 VT2 베이스에서 전압 강하가 발생하고 VT2가 닫히기 시작합니다.
VT2를 닫으면 컬렉터 전류가 감소하고 컬렉터 양단의 전압이 증가합니다(R4 양단의 강하 감소). 재충전된 C2와 결합하면 VT1 베이스의 전압이 더욱 증가합니다. 이 긍정적인 피드백은 VT1의 포화와 VT2의 완전한 폐쇄로 이어집니다.
이 상태(상태 2)는 C1~VT1 방전 및 R2 개방 시간 동안 유지된다.
따라서 한쪽 팔의 시상수는 C1 * R2이고 두 번째 팔은 C2 * R3입니다. 이는 펄스 및 일시 정지의 지속 시간을 제공합니다.
또한 이러한 쌍은 저항기를 통과하는 기본 전류 흐름 조건에서 저항기의 전압 강하가 전원 공급 장치와 비슷할 정도로 커지도록 선택됩니다.
R1 및 R4는 R3 및 R2보다 훨씬 작게 선택되므로 R1 및 R4를 통해 커패시터를 충전하는 것이 R3 및 R2를 통해 방전하는 것보다 빠릅니다. 커패시터 충전 시간이 길어질수록 펄스 전면은 느려집니다. 그러나 R3/R1 및 R2/R4 비율은 해당 트랜지스터의 이득보다 커서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 트랜지스터가 완전히 열리지 않습니다.
움직이는 물건(예: 애완동물)을 포함하여 밤에 다양한 물건과 물건을 찾는 것이 경제적인 비콘을 부착하면 더 쉬워질 것입니다. 이에 대한 설명은 다음과 같습니다. 어둠이 시작되면 자동으로 켜지고 시작됩니다. 빛 신호를 주는 것.
비콘 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 1. 본질적으로 이것은 몇 초 간격으로 짧은 펄스를 생성하는 서로 다른 구조의 VT2, VT3의 트랜지스터를 사용하는 비대칭 멀티 바이브레이터입니다. 광원은 방출 다이오드 HL1이고 광 센서는 포토 트랜지스터 VT1입니다.
장치는 다음과 같이 작동합니다. 다이어그램에서 볼 수 있듯이 포토 트랜지스터 VT1의 이미 터-컬렉터 섹션은 저항 R1, R2와 함께 트랜지스터 VT2의 기본 회로에 전압 분배기를 형성합니다. 낮 시간에는 이 섹션의 저항이 낮기 때문에 트랜지스터 VT2의 이미터 접합 전압이 낮고 닫혀 있습니다. 콜렉터 전류 VT2에 따라 달라지는 베이스의 바이어스 전압이 0이기 때문에 트랜지스터 VT3도 닫혀 있습니다. 즉, 멀티바이브레이터는 작동하지 않으며 소비하는 전류는 2~3μA를 초과하지 않습니다.
어둠이 시작되면서 조명 감소로 인해 포토 트랜지스터 VT1의 이미 터-컬렉터 섹션의 저항이 너무 증가하여 전압 강하가 약 0.6V에 도달하면 트랜지스터 VT2가 열리기 시작합니다. 콜렉터 전류에 의해 생성된 저항 R4의 전압 강하가 증가하면 트랜지스터 VT3도 열리기 시작합니다. 결과적으로 콜렉터의 전압이 감소하고 커패시터 C1이 충전되기 시작합니다. 충전 전류는 저항 R1, 이미 터-컬렉터 섹션 VT1 및 트랜지스터 VT2의 이미 터 접합을 통해 흐르므로 후자가 더 많이 열리고 콜렉터 전류가 증가하여 트랜지스터 VT3 등이 더 많이 열립니다. 프로세스는 다음과 같이 진행됩니다. 눈사태가 발생하고 LED HL1이 밝아집니다.
커패시터 C1이 충전됨에 따라 충전 전류가 감소하고 어느 시점에서 트랜지스터 VT2와 VT3 이후에 닫히기 시작합니다. 이 현상은 빠르게 발생하므로 LED가 갑자기 꺼집니다. 다음으로 커패시터는 LED HL1, 저항 R5 및 고저항 저항 R2를 통해 방전되고, 전압이 특정 값으로 떨어지면 트랜지스터 VT2가 다시 열리기 시작하고 전체 프로세스가 반복됩니다. 방전 회로의 저항이 높기 때문에 커패시터 방전 시간은 충전 시간보다 훨씬 길어서 LED 깜박임 간격이 몇 초에 이릅니다.
플래시를 더 눈에 띄게 만들기 위해 장치는 매우 밝은 LED를 사용합니다. 공급 전압을 최소화하기 위해 그룹 Y(순방향 전압 - 1.83.-.2.07V)의 TLWR9622 LED(빨간색)가 선택되었습니다. 이를 통해 공급 전압이 약 2.3V로 감소할 때 비콘의 기능을 유지할 수 있습니다.
장치의 모든 부품은 단면 호일 코팅 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판 위에 배치되며 그 스케치는 그림 1에 나와 있습니다. 2.
다이어그램에 표시된 트랜지스터 외에도 비콘은 KT361V, KT361G 및 KT315V, KT315G뿐만 아니라 문자 인덱스가 있는 KT3107(VT2) 및 KT3102(VT3) 시리즈의 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. LED HL1 - 가능한 가장 낮은 순방향 전압을 갖고 바람직하게는 방출 각도가 큰 매우 밝은 적색광입니다. 흰색 빛이 나는 매우 밝은 LED를 사용할 수 있지만 공급 전압을 높여야 합니다(최소 3.5V 이상이어야 함). 커패시터 C1, C2 - 직경 5mm의 원통형 케이스에 있는 모든 산화물(예: Jamicon의 TK 시리즈), 저항기 - MLT, C2-33, P1-4. 스위치 SA1 - 소형 스위치.
LED의 방사 각도를 확장하려면 광 확산 플라스틱 캡(표면이 주름진 무광택 또는 투명)을 부착할 수 있습니다.
비콘의 전원 배터리는 다양한 갈바니 전지 또는 충전식 전지로 구성될 수 있습니다. 예를 들어 움직이는 작은 물체에 설치하려는 경우 표준 크기 357A의 작고 가벼운 디스크 요소를 사용하는 것이 편리하고, 다른 경우에는 더 큰 용량의 AAA 핑거 요소를 사용하는 것이 좋습니다.
모든 부품이 제대로 작동하고 설치 오류가 없으면 전원을 켠 직후 비콘이 작동하기 시작합니다. 불투명 커튼으로 포토 트랜지스터 창을 닫으면 됩니다. 필요한 플래시 밝기는 저항 R5를 선택하여 달성됩니다. 깜박임의 지속 시간은 저항 R1의 저항과 커패시터 C1의 커패시턴스에 따라 달라지며, 그 사이의 일시 중지는 동일한 커패시터의 커패시턴스와 저항 R2의 저항에 따라 달라집니다.
비콘의 감지 범위를 늘리려면 LED를 직렬로 연결하고 서로 다른 방향으로 빛을 방출하도록 구조에 배치하면 LED 수를 예를 들어 4개로 늘릴 수 있습니다. 물론 이 경우 공급 전압을 12V로 높이고 저항 R1, R2의 저항을 비례적으로 높여야 하며 필요한 플래시 밝기에 따라 저항 R5를 선택해야 합니다.
| 이 다이어그램도 자주 볼 수 있습니다. |
이러한 비콘은 예를 들어 자전거 또는 재미를 위해 완전한 신호 장치로 조립할 수 있습니다.
마이크로회로의 비콘은 이보다 더 간단할 수 없습니다. 하나의 논리 칩, 모든 색상의 밝은 LED 및 여러 개의 스트래핑 요소로 구성됩니다.
조립 후 비콘은 전원이 공급되는 즉시 작동하기 시작합니다. 플래시 지속 시간을 조정하는 것 외에는 설정이 거의 필요하지 않지만 이는 선택 사항입니다. 모든 것을 그대로 둘 수 있습니다.
다음은 "비콘"의 개략도입니다.
그럼 사용된 부품에 대해 알아보겠습니다.
K155LA3 마이크로 회로는 트랜지스터-트랜지스터 로직을 기반으로 한 로직 칩으로 TTL로 약칭됩니다. 이는 이 미세 회로가 바이폴라 트랜지스터로 생성되었음을 의미합니다. 내부의 초소형 회로에는 통합 요소인 56개의 부품만 포함되어 있습니다.
CMOS 또는 CMOS 칩도 있습니다. 여기에서는 전계 효과 MOS 트랜지스터를 사용하여 이미 조립되었습니다. TTL 칩이 CMOS 칩보다 전력 소비가 더 높다는 사실은 주목할 가치가 있습니다. 하지만 그들은 정전기를 두려워하지 않습니다.
K155LA3 마이크로 회로에는 4개의 2I-NOT 셀이 포함되어 있습니다. 숫자 2는 기본 논리 요소의 입력에 2개의 입력이 있음을 의미합니다. 도표를 보면 이것이 실제로 사실임을 알 수 있습니다. 다이어그램에서 디지털 미세 회로는 문자 DD1로 지정되며, 여기서 숫자 1은 미세 회로의 일련 번호를 나타냅니다. 초소형 회로의 각 기본 요소에는 DD1.1 또는 DD1.2와 같은 자체 문자 지정도 있습니다. 여기서 DD1 뒤의 숫자는 마이크로 회로의 기본 요소의 일련 번호를 나타냅니다. 이미 언급했듯이 K155LA3 마이크로 회로에는 네 가지 기본 요소가 있습니다. 다이어그램에서는 DD1.1로 지정됩니다. DD1.2; DD1.3; DD1.4.
회로도를 좀 더 자세히 살펴보면 저항의 문자 지정을 알 수 있습니다. R1* 별표가 있어요 * . 그리고 이것은 이유가 없는 것이 아닙니다.
이는 원하는 회로 작동 모드를 달성하기 위해 회로 설정 중에 공칭 값을 조정(선택)해야 하는 요소를 다이어그램에 나타내는 방법입니다. 이 경우 이 저항을 사용하여 LED 플래시 지속 시간을 조정할 수 있습니다.
접할 수 있는 다른 회로에서는 별표로 표시된 저항의 저항을 선택하여 특정 작동 모드(예: 증폭기의 트랜지스터)를 달성해야 합니다. 일반적으로 회로 설명에 설정 방법이 나와 있습니다. 회로가 올바르게 작동하는지 확인할 수 있는 방법에 대해 설명합니다. 이는 일반적으로 회로의 특정 부분에서 전류 또는 전압을 측정하여 수행됩니다. 등대 회로의 경우 모든 것이 훨씬 간단합니다. 설정은 시각적으로만 수행되며 전압 및 전류 측정이 필요하지 않습니다.
장치가 미세 회로에 조립되는 회로도에서는 일반적으로 값을 선택해야 하는 요소를 찾는 것이 거의 불가능합니다. 초소형 회로는 본질적으로 이미 기본 장치로 구성되어 있기 때문에 이는 놀라운 일이 아닙니다. 예를 들어 수십 개의 개별 트랜지스터, 저항기 및 커패시터가 포함된 기존 회로도에는 별표가 표시되어 있습니다. * 라디오 구성 요소는 문자 지정 옆에서 훨씬 더 자주 찾을 수 있습니다.
이제 K155LA3 마이크로 회로의 핀아웃에 대해 이야기하겠습니다. 몇 가지 규칙을 모른다면 "초소형 회로의 핀 번호를 어떻게 확인할 수 있나요?"라는 예상치 못한 질문에 직면할 수 있습니다. 여기서 소위 열쇠. 키는 핀 번호 매기기의 시작점을 나타내는 마이크로 회로 본체의 특수 표시입니다. 미세 회로 핀 번호는 일반적으로 시계 반대 방향으로 계산됩니다. 그림을 살펴보면 모든 것이 명확해질 것입니다.
플러스 "+"전원 공급 장치는 K155LA3 마이크로 회로의 핀 번호 14에 연결되고 마이너스 "-"는 핀 7에 연결됩니다. 음극은 공통 전선으로 간주되며 외국 용어에서는 다음과 같이 지정됩니다. 접지 .
깜박이는 비콘은 전자 홈 보안 시스템과 자동차의 표시, 신호 및 경고 장치로 사용됩니다. 더욱이, 그 외관과 "채움"은 비상 및 운영 서비스의 깜박이는 불빛 (특수 신호)과 전혀 다르지 않은 경우가 많습니다.
판매되는 고전적인 비콘이 있지만 내부 "채우기"는 시대 착오적으로 놀랍습니다. 회전하는 카트리지가있는 강력한 램프 (장르의 고전) 또는 IFK-120, IFKM-120과 같은 램프를 기반으로 만들어졌습니다. 일정한 간격으로 섬광을 제공하는 스트로보 장치(펄스 비콘)를 사용합니다. 한편, 지금은 매우 밝은(광속 측면에서 강력한) LED의 승리의 행진이 있는 21세기입니다.
특히 깜박이는 비콘에서 백열등 및 할로겐 램프를 LED로 교체하는 것을 선호하는 기본 사항 중 하나는 후자의 수명(가동 시간)이 길고 비용이 낮다는 것입니다.
LED 크리스탈은 실질적으로 파괴되지 않으므로 장치의 수명이 주로 광학 요소의 내구성을 결정합니다. 대부분의 제조업체는 물론 다양한 정제 수준으로 다양한 조합의 에폭시 수지를 사용하여 생산합니다. 특히 이로 인해 LED는 자원이 제한되어 있으며 그 이후에는 흐려집니다.
다양한 제조업체(무료로 광고하지는 않습니다)는 LED 수명을 20~100,000(!)시간이라고 주장합니다. LED가 12년 동안 계속 작동해야 하기 때문에 마지막 숫자를 믿기가 어렵습니다. 이 시간 동안 기사가 인쇄된 용지도 노란색으로 변합니다.
그러나 어떤 경우에도 기존 백열등(1000시간 미만) 및 가스 방전 램프(최대 5000시간)의 자원에 비해 LED는 내구성이 몇 배 더 높습니다. 긴 리소스의 핵심은 유리한 열 조건과 LED에 대한 안정적인 전원 공급을 보장하는 것임이 분명합니다.
백열등 대신 작동하는 최신 산업용 전자 장치에서 20~100lm(루멘)의 강력한 광속을 갖는 LED가 우세하므로 무선 아마추어가 설계에 이러한 LED를 사용할 수 있는 기반을 제공합니다. 따라서 나는 독자들에게 비상시 다양한 램프와 특수 비콘을 강력한 LED로 교체 할 수 있다는 아이디어를 제공합니다. 이 경우 전원에서 장치의 전류 소비가 감소하며 주로 사용되는 LED에 따라 달라집니다. 자동차에 사용하는 경우(특수 신호, 비상 경고등 및 도로의 "경고 삼각형"까지) 자동차 배터리의 에너지 용량이 상당히 크므로(55Ah 이상) 전류 소비는 중요하지 않습니다. ). 비콘이 자율 소스에서 전원을 공급받는 경우 내부에 설치된 장비의 전류 소비는 그다지 중요하지 않습니다. 그런데, 재충전하지 않은 자동차 배터리는 비콘을 오랫동안 사용하면 방전될 수 있습니다.
예를 들어, 운영 및 응급 서비스(각각 파란색, 빨간색, 주황색)를 위한 "클래식" 비콘은 12V DC 소스로 전원을 공급할 때 2.2A 이상의 전류를 소비합니다. 이는 소비된 전류의 합계입니다. 전기 모터(소켓 회전)와 램프 자체에 의해 작동됩니다. 깜박이는 펄스 비콘이 작동 중일 때 전류 소비는 0.9A로 감소합니다. 펄스 회로 대신 LED 회로를 조립하면(자세한 내용은 아래 참조) 소비 전류는 300mA로 감소합니다(제품에 따라 다름). 사용된 LED의 전력). 부품비 절감 효과도 눈에 띈다.
물론, 저자가 그러한 테스트를 위한 특수 장비(럭스 미터)를 갖고 있지도 않았고 갖고 있지 않기 때문에 특정 깜박이는 장치에서 나오는 빛의 강도(또는 더 잘 말하면 그 강도)에 대한 질문은 연구되지 않았습니다. 그러나 아래에 제안된 혁신적인 솔루션으로 인해 이 문제는 부차적인 문제가 되었습니다. 결국, 밤에 비콘 캡의 불균일 유리 프리즘을 통과하는 상대적으로 약한 광 펄스(특히 LED에서)조차도 수백 미터 떨어진 곳에서도 비콘을 식별하기에 충분합니다. 그게 장거리 경고의 핵심이지, 그렇지?
이제 깜박이는 빛의 "램프 대체품"의 전기 회로를 살펴 보겠습니다 (그림 1).
이 멀티 바이브레이터 전기 회로는 간단하고 접근 가능하다고 할 수 있습니다. 이 장치는 ±1% 이하의 전압 비교 오류를 제공하는 두 개의 정밀 비교기가 포함된 널리 사용되는 통합 타이머 KR1006VI1을 기반으로 개발되었습니다. 타이머는 시간 릴레이, 멀티바이브레이터, 변환기, 경보, 전압 비교 장치 등과 같은 인기 있는 회로 및 장치를 구축하기 위해 라디오 아마추어에 의해 반복적으로 사용되었습니다.
이 장치에는 통합 타이머 DA1(다기능 마이크로 회로 KR1006VI1) 외에도 시간 설정 산화물 커패시터 C1 및 전압 분배기 R1R2도 포함되어 있습니다. DA1 마이크로 회로 출력의 C3 (최대 전류 250mA), 제어 펄스가 LED HL1-HL3으로 전송됩니다.
장치 작동 방식
비콘은 스위치 SB1을 사용하여 켜집니다. 멀티바이브레이터의 작동 원리는 문헌에 자세히 설명되어 있습니다.
첫 번째 순간에는 DA1 마이크로 회로의 핀 3에 고전압 레벨이 있고 LED가 켜집니다. 산화물 커패시터 C1은 회로 R1R2를 통해 충전되기 시작합니다.
약 1초 후(시간은 전압 분배기 R1R2의 저항과 커패시터 C1의 커패시턴스에 따라 달라짐) 이 커패시터 플레이트의 전압은 DA1 마이크로 회로의 단일 하우징에 있는 비교기 중 하나를 트리거하는 데 필요한 값에 도달합니다. 이 경우 DA1 마이크로 회로의 핀 3의 전압은 0으로 설정되고 LED는 꺼지며 이는 장치에 전원이 공급되는 한 주기적으로 계속됩니다.
다이어그램에 표시된 것 외에도 HL1-HL3으로 전류 소비가 최대 80mA인 고전력 HPWS-T400 또는 유사한 LED를 사용하는 것이 좋습니다. LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01 시리즈 중 하나의 LED만 사용할 수 있습니다.
Lumileds Lighting에서 제조한 LXHL-MH1D(모두 주황색 및 빨간색-주황색 글로우 색상).
장치의 공급 전압을 14.5V까지 높일 수 있으며, 엔진(또는 발전기)이 작동 중일 때에도 온보드 차량 네트워크에 연결할 수 있습니다.
디자인 특징
"무거운" 표준 디자인(회전 소켓과 전기 모터가 있는 램프) 대신 깜박이는 조명 하우징에 3개의 LED가 있는 보드가 설치됩니다.
출력단의 전력을 더 높이려면 그림 2와 같이 A 지점(그림 1)의 트랜지스터 VT1에 전류 증폭기를 설치해야 합니다.
이러한 수정 후에는 LXHL-PL09, LXHL-LL3C(1400mA) 유형의 병렬 연결된 LED 3개를 사용할 수 있습니다.
UE-HR803RO(700mA), LY-W57B(400mA) - 모두 주황색입니다. 이 경우 총 전류 소비도 그에 따라 증가합니다.
플래시 램프 옵션
플래시가 내장된 카메라의 일부를 보존해 둔 사람들은 반대 방향으로 갈 수도 있습니다. 이를 위해 기존 플래시 램프를 분해하고 그림 3과 같이 회로에 연결합니다. A 지점(그림 1)에도 연결된 제시된 변환기를 사용하면 진폭 200V의 펄스가 출력에서 수신됩니다. 공급 전압이 낮은 장치 이 경우 공급 전압은 확실히 12V로 증가합니다.
