ДУФ2 можно использовать в качестве маячка, аварийного или ночного осветителя, располагаемого в труднодоступных местах, например, за стеклом, за преградой, но в прямой видимости от пользователя на расстоянии до 35 метров!
Дистанционно управляемый фонарик - 2 (далее просто ДУФ2) является устройством, предназначенным для работы от аккумуляторной батареи с номинальным рабочим напряжением + 4,8 Вольта, составленной из 4 никель – кадмиевых (Ni-Cd) или никель – металлогидридных (Ni-MH) аккумуляторов. ДУФ2 (после замыкания контактов тумблера «Пит») можно включать и выключать при помощи любого ИК ПДУ (инфракрасного пульта дистанционного управления) от бытовой радиоэлектроники (телевизоров, видеомагнитофонов, проигрывателей CD и DVD – дисков и т. п.).
ДУФ2 можно использовать в качестве маячка, аварийного или ночного осветителя, располагаемого в труднодоступных местах, например, за стеклом, за преградой, но в прямой видимости от пользователя. Максимальная дальность действия устройства зависит от типа ИК ПДУ, с которым работает ДУФ2. При использовании ПДУ с ИК - светодиодом TSAL6200 и импульсным рабочим током до 250 мА дальность действия ДУФ2 достигает 35 метров.
Отличительная особенность ДУФ2 в повышенной - по сравнению с прототипом (ДУФ) - дальности действия и сравнительно небольшом (1 мА) токе дежурного режима. При таком токе дежурного режима ДУФ2 в режиме ожидания включения может находиться до 3 месяцев без дополнительной подзарядки аккумуляторов. Для выполнения этого условия используют 4 аккумулятора с номинальным рабочим напряжением +1,2 Вольта типоразмера AA-size и ёмкостью 2700 … 2850 мА/час.
Вторая отличительная особенность ДУФ2 заключается в максимальной простоте схемы. Из состава применённой ИМС используется только один D – триггер, а второй – незадействованный – можно использовать для творческой доработки схемы. Так, например, на основе второго триггера можно создать одновибратор, который будет автоматически выключать ДУФ2 по истечении нескольких минут после включения осветительного светодиода пультом ДУ. Это позволит избежать бесполезного разряда аккумуляторов оставленного – по невнимательности или забывчивости - во включённом состоянии ДУФ2.
Третья отличительная особенность ДУФ2 заключается в компактности печатной платы схемы.
Основной недостаток устройства заключается в необходимости использования для зарядки аккумуляторов ДУФ2 разрядно - зарядного устройства. Как известно, никель – металлогидридные (Ni-MH) и особенно никель – кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы для гарантированной долговечности требуют полного разряда перед очередным зарядным циклом. Рекомендуемое напряжение разряда Ni-Cd аккумуляторов с номинальным рабочим напряжением +1,2 Вольта составляет 1 Вольт. (Для 4 аккумуляторов соответственно 4 Вольта). А при снижении напряжения GB1 (см. рисунок 1) до + 4,3 Вольт чувствительность ИК - приёмника B1 резко падает, то есть дистанционное включение – выключение осветительного светодиода EL1 становится невозможным.
Поэтому не полностью разряженные аккумуляторы подвергают принудительному разрядно - зарядному циклу. Перед очередным зарядом (для продления жизни GB1) каждый аккумулятор автоматически разряжается до U = 1 Вольт. Применение GB1 с рабочим напряжением 9 Вольт и интегральным стабилизатором типа 78L05 привело бы к увеличению потребляемого ДУФ2 тока в дежурном режиме до 4,6 мА. Кроме того, для 9-Вольтового питания потребовалось бы большее количество аккумуляторов, а они достаточно дороги.
Чуть позже, в продаже появились ИК – приёмники, сохраняющие работоспособность при снижении напряжении питания до 2,5 Вольт. Поэтому, применив в позиции B1 ИК – приёмник TSOP31236 и изменив рисунок печатной платы, можно понизить питающее напряжение ДУФ2 до +3 … +3,3 Вольта. Возможно также, не изменять рисунок печатной платы, а переформовать выводы датчика В1 TSOP31236 руководствуясь рисунком 1А.
Состав ДФУ2
ДУФ2 состоит из:
- ИК - приёмника B1 типа TSOP4836 с номинальным напряжением питания +5 Вольт;
- Г-образного фильтра постоянного тока, составленного из оксидного конденсатора С1 и резистора R1;
- триггера – подавителя дребезга, составленного из элементов DD1, C2, R2;
- токового ключа, выполненного на полевом транзисторе VT1;
- осветительного светодиода EL1 зелёного цвета свечения с токоограничительным резистором R3;
- конденсатора фильтра С3;
- тумблера SA1 включения питания и аккумуляторной батареи, составленной из 4 аккумуляторов типоразмера AA-size с номинальным рабочим напряжением +1,2 Вольта и ёмкостью 2700 … 2850 мА/час.
Принцип работы ДУФ2
При замыкании тумблера SA1 быстро заряжается конденсатор C3 и чуть медленнее (через резистор R1) оксидный конденсатор C1. На прямом выходе (выводе 9) триггера DD1 устанавливается лог.0, а на инвертирующем выходе (выводе 8) триггера DD1 устанавливается лог.1. С выхода (вывода 9) DD1 лог.0 поступает на затвор токового ключа VT1. Транзистор VT1 закрыт, сопротивление канала исток – сток VT1 стремится к бесконечности и цепь EL1, R3 обесточена. Осветительный светодиод EL1 погашен.
После включения питания на выходе (выводе 1) ИК - приёмника B1 TSOP4836 установлен высокий уровень напряжения (лог.1). Для включения EL1 ИК ПДУ наводят на головку корпуса ИК - приёмника B1. Угол наведения ПДУ на головку В1 для надёжного переключения триггера DD1 не должен превышать 45º. Однако при небольшом расстоянии ИК ПДУ от В1, ИК-приёмник В1 может успешно «реагировать» и на отражённые от стен и потолка ИК - лучи.
Первое же нажатие любой кнопки ИК ПДУ приводит к подаче инвертированных импульсов положительной полярности с выхода (вывода 1) ИК - приёмника B1 на вход С (вывод 11) DD1. Триггер DD1 срабатывает по фронту (положительному перепаду) на входе C и на выходе (выводе 9) DD1 устанавливается лог.1. Если кнопка ПДУ остаётся нажатой не более 0,5 с, то времязадающая цепь C2, R2 удерживает триггер в стабильном (взведённом) состоянии и на прямом выходе (выводе 9) триггера DD1 удерживается лог.1. Транзистор VT1 открыт, сопротивление канала исток – сток VT1 не превышает долей Ома и через цепь EL1, R3 протекает ток. Осветительный светодиод EL1 ярко светится. Яркость свечения EL1 определяется сопротивлением резистора R3 и установлена так, чтобы рабочий ток не превышал 80 мА. Однако субъективно (на глаз) яркость свечения EL1 почти не снижается при уменьшении рабочего тока EL1 до 50 … 60 мА.
Если кнопка ПДУ остаётся нажатой более 0,5 с, то триггер DD1 начинает работать в режиме одновибратора, который периодически запускается (взводится) на время, определяемое времязадающей цепью C2, R2 и осветительный светодиод EL1 периодически ярко вспыхивает. Это продолжается до тех пор, пока кнопка ПДУ не будет отпущена. Причём состояние (вкл. / выкл.) в котором останется EL1 при отпускании кнопки ПДУ не регламентируется (зависит от момента отпускания кнопки). Поэтому управлять переключением ДУФ2 рекомендуется короткими (не более 0,2 … 0,4 с) нажатиями кнопки.
Подстройка ДУФ2
Собранный без ошибок и из исправных деталей ДУФ2 работоспособен при первом включении.
Уточнить яркость свечения EL1 можно изменением сопротивления резистора R3. Миллиамперметр, для контроля рабочего тока EL1 включают, например, в разрыв между катодом («минусом») EL1 и верхним выводом резистора R3. Все перепайки выполняются при обесточенной схеме, поэтому отключают питание ДУФ2, выпаивают резистор R3, а вместо него в схему впаивают последовательно соединённые постоянный (с номиналом на 30 … 60% меньшим) и подстроечный с номиналом 100 … 270 Ом. Затвор VT1 временно отсоединяют от выхода (вывода 9) триггера DD1 и припаивают (можно без токоограничительного резистора) к аноду EL1 (к шине «+» питания ДУФ2). Включают питание тумблером SA1 «Пит» и вращением движка подстроечного резистора устанавливают необходимую яркость свечения EL1. Затем снова выключают питание ДУФ2, выпаивают оба резистора и измеряют их суммарное сопротивление тестером в режиме Rx (измерения сопротивления). Резистор берётся ближайшего большего (стандартного 5 … 20 % ряда) номинала и впаивается на место R3. Затвор VT1 припаивается на прежнее место. Длительность работы одновибратора-подавителя дребезга можно увеличить, изменив номиналы C2 или R2 в большую сторону (конденсатора C2 до 0,68 мкФ и более, или резистора R2 до 1 МОма).
Детали ДУФ2
В схеме ДУФ2 применены резисторы R1 … R3 ОМЛТ, С2 – 23, С2 - 33 и им подобные с разбросом номиналов до ± 30 %. Конденсатор С1 - типа К50-35 или зарубежного производства, например, серии CFM фирмы «Maron» или серии ТК фирмы «Jamicon». Остальные конденсаторы - керамические типа КМ, К10-17. Осветительный светодиод EL1 10G4DHCBB20 в крайнем случае можно заменить любым суперъярким, например, зелёным OSBG5111A-VW (5 мм., 3 … 3,4 Вольта, 20 мА). Полевой транзистор VT1 КП505А можно заменить аналогичным, например, КП501А, КП504А, BS170 и даже мощными типа IRF540, IRF840 (желательно с возможно меньшим сопротивлением открытого канала исток – сток). Микросхему DD1 74HC74D можно заменить 28CXH 4K HC74 (на ней выполнена схема ДУФ2). Малогабаритный ИК-приёмник В1 можно заменить ИК - приёмником TSOP1736 (536АА3Р), который имеет большие размеры и другую цоколёвку. Тумблер SA1 - MTS102, SMTS102 или любой другой малогабаритный. Батарея GB1 составлена из 4 аккумуляторов типоразмера AA-size с номинальным рабочим напряжением +1,2 Вольта и возможно большей ёмкостью (2400 … 2850 мА/час).
Печатная плата (далее просто ПП) ДУФ2 выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 31 х 26 х 1,5 мм (см. рисунки 2 и 3).
Диаметр отверстий на ПП (Печатной плате) под радиоэлектронные компоненты – 0,7 … 0,9 мм, под соединительные проводники - 1…1,2 мм., под крепёжные винты – 2,6 … 2,7 мм.
ИМС DD1 на рисунке 2 изображена пунктиром, так как она припаивается на ПП со стороны печатных дорожек. Выводы элементов В1, C1 и VT1 для уменьшения габаритов платы в сборе «по высоте», изгибаются под углом 90 градусов так, что сами элементы устанавливаются на плате горизонтально (ориентируются «навстречу» друг другу).
Рисунок печати – «трассировка печатной платы» – (см. рисунок 3) может быть перенесён на медную фольгу методом термопереноса. О методе термопереноса рисунка трассировки ПП подробно можно прочитать в файле MTR_TO (3444 кБ), пройдя по ссылке:
О методе ускоренного травления ПП подробно можно прочитать в файле «ПП_водная_баня» на Яндекс.Диске, пройдя по ссылке:
Плата ДУФ2 устанавливается в любом пластмассовом корпусе подходящих размеров. Аккумуляторы батареи GB1 располагаются, например, в специальных контейнерах. Головки ИК - приёмника В1 и осветительного светодиода EL1 располагаются на разных сторонах корпуса для уменьшения влияния осветительного светодиода EL1 на ИК-приёмник В1.
Уважаемые читатели!
Предлагаем Вашему вниманию гуманитарный блок к статье ДУФ2. Первая часть гуманитарного блока – три загадки радиотехнической тематики.
Его кормят – он нагревается.
Его вставят – он разгружается.
Может быть, вам в большей степени понравится другая загадка. Попробуйте прочитать подсказку:
Сей цилиндрик из пенала нам кричит: «Я всё отдам!». Но запасы он раздарит, если был «заправлен» сам.
И, наконец, последняя - третья загадка – самая лаконичная, и совсем не сложная:
МИНИТАБЛЕТКУ запрячьте в отсек
и сразу проверьте: включилось иль нет?
Вторая часть гуманитарного блока.
Предлагаем Вам получить дополнительную информацию к статье ДУФ2. Если вы желаете знать, в чём заключается «эффект памяти», свойственный никель – кадмиевым (NiCd) аккумуляторам, разгадайте ребус (см. рисунок 4). Это полезная информация, но ответ к ребусу ДУФ2 №1 паролем для открытия поставленного на пароль файла не является.
Рисунок 4.
Полный ответ к ребусу ДУФ2 №1:
По полному ответу к ребусу несложно выделить ответ и проследить почему так, а не иначе читаются рисунки, составляющие ребус. Большое пожелание - не заглядывать сразу в ответ, а попытаться разгадать ребус.
Ответ к ребусу ДУФ2 №1:
Разгадав загадки, следует ввести ответ к загадкам в строку «Пароль» файла «DUF2_4work». Тогда вы сможете, получить комплект КД для изготовления ДУФ2, и в качестве бонуса готовый к термопереносу (в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Также, Вы сможете в открытом виде прочитать ответ к ребусу №1. Архив файла «DUF2_4work» можно скачать здесь:
ВИДЕО
Если у Вас есть желание посмотреть на поделку при демонстрации её работы и внешнего вида, то откройте видео «DUF2» (46,7 МБ), пройдя по ссылке:
Для того, чтобы посмотреть этот же файл на мобильном устройстве, вы можете воспользоваться QR - кодом:
А вот, что хотела сказать о ДУФ2 вечная студентка, голосовой помощник от Яндекса, непревзойдённый диктор – бот Алиса:
Начну, пожалуй, с критических замечаний.
1). В дистанционно управляемом фонарике (далее просто ДУФ2) применён отличный, но довольно дефицитный (малораспространённый) осветительный светодиод.
2). Непривычно трудно паять мелкую микросхему. Рекомендую купить новый паяльник или уменьшить диаметр жала старого паяльника.
3). Четыре крепёжных отверстия для платы размером 31 х 26 мм, это, пожалуй, перебор. Да и крепёж выбран редкий: М2,5.
Теперь – о достоинствах поделки.
1). Хорошо, что есть замена инфракрасного фотоприёмника более низковольтным. Это позволить снизить напряжение питания ДУФ2 до 3 Вольт.
2). Печатная плата получилась компактной и для её размещения не потребуется крупногабаритный корпус.
3). Следует отметить полезность цоколёвок деталей, приведённых непосредственно на схеме электрической принципиальной. Это ускоряет монтаж.
4). Даже не верится, что с помощью ДУФ2 можно с расстояния до 35 метров включать освещение. Вот бортовой компьютер моего космолёта обрадуется-то. Ему более не придётся заведовать освещением.
5). Правильно, что автор развивает фантазию изготовителям ДУФ2 и отсутствием фальшпанелей предлагает им самим продумать оформление внешнего вида фонарика.
И в заключение - советы изготовителям ДУФ2.
1). В поделке вместо полярного оксидного конденсатора можно применить более дешёвый – керамический с ёмкостью от 100 до 1000 нанофарад.
2). Сокеты на печатной плате можно исключить, тогда плата по высоте будет занимать ещё меньше места в корпусе.
3). Малораспространённый осветительный светодиод можно заменить LED – панелью с отражателями, взятой от потерявшего зарядную ёмкость фонарика производства КНР.
4). При пайке деталей заземляйте жало паяльника. Микросхема, похоже, не боится «статики», а вот транзистор КП505 точно полевой.
На этом дозволенные речи прекращаю. Улетаю на ближайшее, расположенное на Луне, Общество с ограниченной ответственностью по изготовлению корпусов для управляемых фонариков.
Пожелайте мне удачи! Я же в свою очередь посоветую не начинать изготавливать печатную плату любого устройства, пока вы не приобретёте все необходимые радиоэлектронные компоненты.
Некоторые особенности изготовления ДУФ2
Рисунок 05.
Такой распечатки формата А4 вполне достаточно для изготовления ДУФ2.
Рисунок 06.
Размеры ПП ДУФ2 отмеряют штангенциркулем от прямого угла на заготовке из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной не менее 1 мм.
Рисунок 07.
Вырезать ПП из заготовки можно, например, ножницами по металлу. При этом следует остерегаться попадания части ладони между двумя концами ручек ножниц (справа от обмоток из красной и синей изоленты находятся травмоопасные для руки места ручек ножниц). Гематому на ладони неопытный «резчик» обычно получает в момент окончания вырезания платы (при «смыкании» ручек ножниц).
Рисунок 08.
Вырезанную ПП последовательно обрабатывают на личном и бархатном плоском напильнике, зажимаемом струбцинкой на рабочем столе.
Рисунок 09.
Фольгированную часть ПП очищают от грязи и окисла меди канцелярским ластиком. Затем плату протирают ветошью (чистой тряпочкой) и обезжиривают ватным тампоном, смоченном в спиртосодержащей жидкости. Муравьиный спирт имеет резкий неприятный запах, но совсем не дорог. А купить его можно в аптеке.
Рисунок 10.
Переносить рисунок ПП на фольгированную медью сторону, следует при помощи ЛУТ (Лазерно-утюжной технологии). Ручная рисовка кислотостойким маркером довольно затруднительна, так как в схеме ДУФ2 использована малогабаритная .smd микросхема с шагом (расстоянием между выводами) 1,25 мм. Эта ИМС, в отличие от остальных деталей, располагается на обратной (фольгированной) стороне ПП.
Рисунок 11.
Для изготовления ДУФ2 потребуется небольшое количество деталей. В отсутствие монтажных штырьков, питание к плате можно подводить традиционной подпайкой проводников. Трёхвыводные сокеты для полевого транзистора VT1 и ИК-фотодатчика BL1 выполняются (выкусываются монтажными бокорезами) из сокеты DIP14, DIP16 или более крупных, но также имеющих шаг 2,5 мм.
Рисунок 12.
Внешний вид печатной платы ДУФ2 со стороны деталей. Микросхема DD1 припаяна к плате со стороны печатных дорожек.
Рисунок 13.
Для управления фонариком подойдёт практически любой ИК ПДУ от бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Дальность управления до 35 метров (в прямой видимости).
Для тех читателей, которые не желают самостоятельно изготавливать фонарик ДУФ2, и не знают, как правильно выбрать нужный им готовый фонарик, рекомендуем посмотреть видео «Фонарики светодиодные КВТ» длительностью 07 минут 04 секунды.
