Генераторы световых импульсов

В транзисторной промышленной и любительской аппаратуре с автономным питанием обычно не применяют световых индикаторов включения. В то же время, как показывает практика, нередки случаи, когда приборы остаются ошибочно включенными в течение длительного времени, что заметно сокращает срок службы как источников питания, так и самой аппаратуры. Поэтому индикаторы включения в таких аппаратах крайне желательны.

К индикатору включения предъявляют два основных требования: он должен быть экономичным, а его свечение — заметным, привлекающим внимание. Распространенные индикаторные лампы накаливания для такой аппаратуры малопригодны из-за чрезмерно большого потребляемого тока, а неоновые при низких напряжениях (6—24 В) не работают. Этим требованиям могут удовлетворить электронные индикаторы, в которых источником светового излучения является светодиод.

Ниже приведено описание двух таких устройств — генераторов световых импульсов. Оба генератора собраны по схеме несимметричного мультивибратора. Свечение светодиода в каждом из них прерывистое. Частота вспышек определяется частотой генерации мультивибратора. Такой режим позволяет снизить ток, потребляемый индикатором от батареи питания, и увеличить амплитуду импульса тока через светодиод, то есть получить вспышки большей яркости. Кроме этого, вспышки света для глаза более заметны, чем непрерывное свечение.

Схема генератора, рассчитанного на питание от батареи напряжением 4,5—5 В, показана на рис. 1. Генератор работает следующим образом. При включении источника питания конденсатор С1 начинает заряжаться по цепи: плюс источника питания — эмиттерный переход транзистора T1 — резистор R3 — конденсатор С1 — участок эмиттер-коллектор транзистора Т2 — резистор R5 — минус источника питания. Так заряда конденсатора C1 полностью открывает транзистор T1, а вслед за ним и транзистор Т2. Сопротивление участка коллектор-эмиттер транзистора Т2 становится очень малым, и напряжение источника питания оказывается почти полностью приложенным к светодиоду Д1, который начинает ярко светиться.

Через некоторое время зарядный ток конденсатора С1, уменьшаясь, достигнет такой величины, при которой транзистор T1 начнет закрываться. Это приведет к закрыванию транзистора Т2 и увеличению падения напряжения на нем. Потенциал на коллекторе транзистора Т2 относительно общего провода, соединенного с плюсом источника питания, увеличится (станет менее отрицательным). Это увеличение потенциала через конденсатор С1 будет передано на базу транзистора T1 и вызовет еще большее его закрывание. В свою очередь, это приведет к еще большему увеличению потенциала на коллекторе транзистора Т2. Таким образом, развивается лавинообразный процесс закрывания транзисторов T1 и T2, в результате которого они оказываются надежно закрытыми, а конденсатор С1 — заряженным до некоторого напряжения. Ток через светодиод уменьшается почти до нуля, и он гаснет.

Далее конденсатор С1 начинает сравнительно медленно разряжаться через светодиод, который при малых токах имеет значительное (несколько килоом) сопротивление, и резисторы R3, R2 и R1. Ток разряда этого конденсатора, создавая падение напряжения на резисторе R2, поддерживает транзистор T1 закрытым, при этом напряжение на базе транзистора медленно уменьшается.

В некоторый момент времени напряжение на базе транзистора T1 достигнет такой величины, при которой он начнет приоткрываться. При этом потенциал на коллекторе транзистора Т2 уменьшится (станет более отрицательным), это уменьшение потенциала через конденсатор C1 будет передано на базу транзистора T1 и приведет к еще большему его открыванию. Развивается лавинообразный процесс открывания транзисторов, в конце которого они оказываются в режиме насыщения, светодиод начинает ярко светиться, а конденсатор начинает снова заряжаться — начинается следующий цикл переключения мультивибратора.

Частота генерации в основном определяется емкостью конденсатора С1. Скважность световых импульсов (отношение периода генерации к длительности вспышек) зависит от величины и соотношения сопротивления резисторов R1 и R2, а также и от сопротивления резисторов R3 и R4. От этих факторов зависят также стабильность и устойчивость работы мультивибратора и в некоторой степени частота генерации. Для того чтобы уменьшить потребляемый от батареи ток, следует стремиться к величине скважности, большей 3. Подбором резистора R2 устанавливают напряжение на базе транзистора T1 таким, чтобы он был близок к порогу открывания, то есть при отключенном конденсаторе С1 светодиод не должен даже слабо светиться.

Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора Т2 в режиме насыщения. В связи с тем, что в цепи конденсатора С1 могут иметь место резкие выбросы (пики) напряжения, мультивибратор может стать источником помех для прибора, питающегося от общей батареи. Резистор R3 способствует уменьшению этих помех. Для той же цели служит фильтр R5, С2. Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 1,5—2 мА.

На рис. 2 показана схема генератора световых импульсов, питающегося от батареи напряжением 6—10 В и потребляющего ток 0,8—1,5 мА. Работа этого генератора принципиально не отличается от описанной выше. Он допускает более широкие возможности изменения частоты и скважности световых импульсов по сравнению с генератором по схеме, показанной на рис.1.

В обоих генераторах могут быть использованы любые низкочастотные транзисторы. Светодиоды можно применить типа КЛ101 или АЛ102 с любым буквенным индексом. При налаживании генератора необходимо следить, чтобы средний ток через светодиод не превышал максимально допустимого для данного прибора, иначе светодиод может выйти из строя.