Занимательные эксперименты

Хотя диод, как было сказано ранее, всего лишь полупроводниковый прибор одностороннего пропускания тока, тем не менее благодаря именно этому свойству применение его в электронике может быть весьма широким. Убедиться в этом помогут предлагаемые эксперименты.

Два выпрямителя — от одной обмотки. Под руками оказался понижающий сетевой трансформатор с одной вторичной обмоткой, а вам необходимо иметь два источника постоянного тока. Как быть? Подключите сначала ко вторичной обмотке (рис. 1) диод VD1 — на зажимах ХТ1 и ХТ2 получите однополупериодное напряжение. Измерьте его вольтметром постоянного тока.

Затем добавьте еще Четыре диода — VD2—VD5, включив их по так называемой мостовой схеме. На зажимах ХТЗ и ХТ 4 будет двухполупериодное напряжение. Измерьте его также вольтметром постоянного тока. Вы увидите, что оно превышает ранее измеренное напряжение на зажимах ХТ1 и ХТ2В от и получили два разных источника от одной обмотки. Конечно, если нужно питать от них какие-то транзисторные конструкции, следует подключить к зажимам ХТ 1 , ХТ2 и ХТ3, ХТ4 оксидные конденсаторы (плюсовым выводом соответственно к гнездам ХТ1 и ХТЗ), емкость которых зависит от требуемых минимальных пульсаций (т. е. уровня переменного напряжения на выходе источника), а номинальное напряжение — от переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Полярность питания — автоматически. Как известно, транзисторные конструкции рассчитаны на подключение источника питания в определенной полярности. Стоит перепутать ее, скажем, при подключении батареи питания к радиоприемнику— и приемник может замолчать из-за выхода из строя транзисторов.

Чтобы такого не случилось, в цепь плюсового провода питания нередко включают диод анодом к источнику. Тогда при случайной смене полярности при замене батареи напряжение на приемник не поступит, поскольку ток не сможет протекать через весьма большое обратное сопротивление диода (особенно, если диод кремниевый).

Но более эффективна схема подключения источника питания через диодный мост (рис. 2). Его можно собрать из любых четырех диодов серии Д226 или других диодов (лучше германиевых), рассчитанных на пропускание потребляемого приемником тока.

Подключите к зажимам ХТ1 и ХТ2, скажем, батарею напряжением 4,5В (3336) так, чтобы плюсовой вывод ее был соединен с зажимом ХТ1. К выходу же диодного моста подключите вольтметр постоянного тока плюсовым щупом к плюсовому выводу моста. Ток от батареи потечет в этом случае через диод VD3, вольтметр, диод VD2.

А теперь измените полярность подключения батареи на обратную, т. е. плюсом к зажиму ХТ 2 , а минусом — к ХТ1. Ток в этом случае потечет через диод VD4, вольтметр, диод VD1. Полярность напряжения на вольтметре не изменится.

Взяв на вооружение подобный метод защиты транзисторной конструкции, скажем, приемника, можете встроить в него вместо четырех диодов диодный блок КЦ402 с любым буквенным индексом. Но учтите, что напряжение на приемнике станет меньше по сравнению с батареей из-за падения напряжения на диодах моста.

Регулятор мощности — на одном диоде. Осветительная лампа какой-то мощности, например 40 Вт, включенная в сеть, обладает определенной яркостью. Чтобы уменьшить яркость, нужно снизить ток через нее. Здесь поможет диод (рис. 3), включенный последовательно с лампой. Ведь он будет пропускать ток только в один полупериод сетевого напряжения, отсекая второй.

Поэтому средний ток, а следовательно, и общая мощность, выделяющаяся на лампе, уменьшатся по сравнению с вариантом питания ее двухполупе-риодным напряжением. А значит, снизится и яркость лампы. Достаточно замкнуть диод выключателем SA1 — и яркость лампы восстановится.

Подобный простой способ пригодится для регулирования яркости бра, торшера, люстры и в других подобных случаях. А может быть вы хотите применить его для регулирования температуры жала паяльника? Тогда изготовьте небольшую приставку и расположите внутри ее диод, на лицевой панели укрепите выключатель, а на боковой стенке — обыкновенную сетевую розетку (XS1). Пока паяльник отдыхает на подставке, он будет питаться через диод. В период же интенсивной пайки диод замыкают и подают на паяльник полное сетевое напряжение. Такая мера позволит продлить срок службы жала паяльника.

Выбор диода зависит как от напряжения сети, так и от мощности нагрузки (лампа или паяльник). Обратное напряжение диода должно превышать сетевое не менее чем в 1,5 раза, а допустимый ток — максимальный ток нагрузки во столько же. Причем в случае работы диода совместно с лампой следует помнить, что в первоначальный момент, когда нить лампы холодная, скачок тока через нее значительно превышает тот, что протекает через раскаленную нить. Поэтому нужно выбрать диод с соответствующим запасом по току либо сначала подавать на лампу полное напряжение сети через выключатель, а затем, когда лампа вспыхнет, включать в работу диод.

Управление люстрой по двум проводам. Представьте ситуацию, когда в комнате вешают люстру с тремя лампами, а подводка к люстре двухпроводная. Конечно, ни о каком управлении зажиганием одной, двух или трех ламп речи идти не может. Либо будут светиться все, либо ни одной.

Воспользовавшись же свойством диода пропускать ток лишь в одном направлении, нетрудно выйти из положения в такой ситуации и решить проблему управления люстрой по двум проводам. Включите в цепь управления одной лампы (рис. 4) диод в прямом направлении, а в цепь двух других, соединенных параллельно,— в обратном. Аналогично два других диода включите в цепи выключателей, управляющих лампами люстры.

Достаточно теперь щелкнуть выключателем SA2 — ток потечет через диоды VD2, VD3 и лампу EL1, которая и вспыхнет. Если же окажутся замкнутыми контакты выключателя SA1, ток будет протекать через диоды VD1, VD4 и лампы EL2, EL3. При замыкании контактов обоих выключателей будут светиться все лампы люстры.

Выбирают диоды по тем же критериям, что и в предыдущем случае. А вот для сохранения прежней яркости лампы люстры должны быть большей мощности.

Диодный пробник. Как определить концы двухпроводной линии связи, проложенной, скажем, между двумя комнатами квартиры? Омметром здесь, конечно, не воспользуешься, поскольку не хватит длины его щупов. На помощь вновь приходит диод (рис. 5). Его подключают к концам проводов линии в одной комнате и замечают провод, с которым соединяется анод диода. В другой же комнате к концам проводов подключают сначала в одной, а затем в другой полярности щупы ХР 1 и ХР2 цепи, составленной из батареи 3336 и лампы накаливания на напряжение 3,5 В. В одном из вариантов лампа вспыхнет, что укажет на прохождение тока через линию связи и диод. А это, в свою очередь, позволит засвидетельствовать, что концы, с которыми соединены анод диода и цепь плюсового вывода батареи, принадлежат одному и тому же проводу. Электронная защита. В радиолюбительской практике бывают случаи, когда входные цепи каких-то устройств, работающих с малыми сигналами, следует защищать от случайного попадания повышенного напряжения. В таких случаях приходится вспоминать о кремниевом диоде, который начинает реагировать лишь на определенное напряжение. Ведь на его характеристике начальный участок почти параллелен горизонтальной оси. Это свойство диода и используется для работы его в качестве элемента электронной защиты.

Убедиться в сказанном позволит эксперимент (рис. 6), для проведения которого понадобятся, кроме кремниевого диода, два резистора, батарея 3336, выключатель и вольтметр постоянного тока.

Установив вначале движок переменного резистора R1 в нижнее по схеме положение, подают выключателем SA1 напряжение питания. Плавно перемещая движок резистора вверх, наблюдают за плавным ростом напряжения на диоде по отклонению стрелки вольтметра. При напряжении примерно 0,6В прирост напряжения на вольтметре начнет уменьшаться, а вскоре стрелка вольтметра практически остановится (при напряжении 0,8...1 В) и останется в таком состоянии даже тогда, когда движок переменного резистора окажется в верхнем положении, т. е. на устройство защиты будет подано 4,5 В.

Что же произошло? До определенного напряжения диод был закрыт и вольтметр измерял напряжение, снимаемое с движка переменного резистора. А затем диод начал открываться и шунтировать вольт метр , который в данном случае имитирует защищаемую цепь. С ростом напряжения увеличивался ток через диод, а значит, возрастало и его шунтирующее действие. Вскоре диод открылся настолько, что стал полностью шунтировать вольтметр. Напряжение на диоде остается стабильным несмотря на изменение внешнего напряжения (снимаемого с движка переменного резистора) из-за падения излишка напряжения на резисторе R2.

В данном случае диод защищает от случайного повышения напряжения определенной полярности. Если же нужно защитить цепь от скачков разнополярного напряжения, ставят два параллельно включенных диода — один в прямом, а другой в обратном направлениях.