Автоматический светофор

Предлагаемую модель светофора можно использовать для игры по изучению правил дорожного движения, подарить, как радиотехнический сувенир, товарищу.

Модель питается от батареи 3336Л, потребляя от нее ток около 180 мА, Время горения красного и зеленого сигналов светофора можно регулировать в пределах I—6 с, желтого — в пределах 0,5—3 с.

Модель (см. схему на рис. 1) состоит из несимметричного мультивибратора на транзисторах Т1 и Т2, генерирующего импульсы тока с периодом повторения от 1,5 до 9 с, и триггера на транзисторах Тб и Т7 со счетным входом *. Транзисторы ТЗ, Т4 и Т5, Т8, в коллекторные цепи которых включены лампочки Л1—ЛЗ светофора, .являются усилителями токов плеч мультивибратора и триггера. Частоту импульсов мультивибратора устанавливают подстроечными резисторами R2 и R3.

Импульсы напряжения, снимаемые с коллектора транзистора Т2 мультивибратора, поступают на триггер со счетным входом, благодаря чему период переключения транзисторов триггера оказывается вдвое больше, чем транзисторов мультивибратора. Когда транзистор Т7 открывается, его эмиттерный ток открывает транзистор ТЗ, в результате чего загорается лампочка Л1 желтого цвета. Транзисторы Т2 и Т4 в это время закрыты, а эмиттеры транзисторов Тб и Т7 триггера через кремниевые диоды ДЗ—Д5, сопротивление которых значительно меньше сопротивления закрытых транзисторов Т4, Т5, Т8, соединены с общим плюсовым проводником питания.

Когда открывается транзистор Т2, то открывается и транзистор Т4, а также один из транзисторов Т5 или ТЗ — в зависимости от состояния транзисторов триггера. Предположим, что открыт транзистор Т6 триггера. Тогда открывается транзистор Т5 и загорается лампа Л2 зеленого сигнала светофора. В это время эмиттериый ток транзистора Тб течет через открытые транзисторы Т5 и Т4, а не через диоды ДЗ и Д5, суммарное сопротивление которых большое сопротивления открытых транзисторов.

Когда же транзисторы Т2 и Т4 закрываются, а транзисторы Т1 и ТЗ открываются, снова загорается лампа Л1 желтого сигнала. При очередном открывании транзистора Т2 мультивибратора лампа Л1 гаснет, а транзисторы триггера переключаются в другое состояние — открывается транзистор Т7 и закрывается транзистор Тб. При этом открывается транистор Т8 и загорается лампа ЛЗ красного сигнала. Так формируется один цикл работы светофора: желтый — зеленый — желтый — красный. Далее цикл повторяется.

Длительность желтого сигнала модели светофора определяется данными конденсатора С1 и резисторов R2 и R4, красного и зеленого сигналов — данными конденсатора С2 и резисторов R3 и R5.

Почти все детали светофора, включая и подстроечные резисторы R2, R3, смонтированы на печатной плате (рис. 2) размерами 80X80 мм, выполненной из фольгированного стеклотекстолита (гетинакса) толщиной 2 мм.

В устройстве можно использовать маломощные низкочастотные германиевые транзисторы МП40—МП42, МП20, МП21, МП2-, МП26 с любыми буквенными индексами и коэффициентами 5ст не менее 30. Лампы Л1— ЛЗ на напряжение 3,5 В и ток накала 0,15 А. Можно также использовать лампочки от плоского карманного фонаря (3,5 ВХ0.26 А), но в этом случае транзисторы ТЗ—То и Т8 должны быть типа МП20, МП21 или более мощные — ГТ402, ГТ403, П213—П217 с коэффициентом В_ст не менее 40.

Диоды Д1 и Д2— любые маломощные германиевые или кремниевые; диоды ДЗ—Д5 обязательно должны быть кремниевыми, например, Д219, Д220, КД102, КД103, КД105. Конденсаторы С! и С2 типа К50-6, СЗ и С4— КЛС; резисторы R2 и R3 типа СПО-1. Возможная конструкция модели показана на рис. 3. Сигнальные лампы смонтированы в картонной коробочке размерами 20X25X60 мм, разделенной светонепроницаемыми перегородками па три отсека. Патроны ламп или проволочные спирали, заменяющие патроны, можно укрепить па планке из гетинакса, являющейся задней стенкой светофора. Три отверстия в передней стенке надо закрыть цветными светофильтрами, например, пленками цветного целлулоида. Монтажную плату с батареей и выключателем питания следует разместить в фанерной коробке размерами 90X85X55 мм, которая будет служить подставкой светофора.

Правильно собранный из исправных деталей светофор налаживания не требует. Если, однако, лампы не переключаются вообще, неисправность следует искать в мультивибраторе и его усилителях тока (77—77). Если лампа Л] желтого сигнала включается поочередно только с какой-либо одной из ламп Л2 или ЛЗ, значит неисправен триггер (То—Т8). Такой же эффект может быть и при разряде батареи питания.

В том случае, если какая-либо из ламп горит заметно слабее других (сравнивать их яркость следует при снятых светофильтрах), это укажет на необходимость замены транзистора, в коллекторную цепь которого она включена, транзистором с большим коэффициентом В_ст. Если лампы зеленого и красного сигналов горят значительно слабее лампы желтого сигнала, тогда следует заменить транзистор Т4.

Электрическую часть светофора можно упростить, применив для коммутации сигнальных ламп электромагнитные реле. Часть схемы такого варианта светофора показана на рис. 4. В этом случае транзисторы ТЗ—То и Т8, а также резисторы R1, R8, R15, RI6 и диоды ДЗ—Д5 надо удалить, эмиттеры транзисторов Т1, Т2, Т6 и Т7 соединить непосредственно с плюсовым проводником, а в коллекторные цепи транзисторов Т7 и Т6 включить вместо резисторов R1 и R8 обмотки электромагнитных реле Р1 и Р2. Обмотки реле надо зашунтировать диодами ДЗ и Д4.

Напряжение источника питания зависит от напряжения срабатывания реле. Так, например, для реле РЭС-10, РЭС-19. РЭС-22 с обмотками сопротивлением 500—700 Ом напряжение источника питания должно быть 15—18 В (основные параметры малогабаритных электромагнитных реле приведены в Справочном листке, опубликованном в Радио N<> 1 за 1973 г.). Сопротивления резисторов R6 и R13 (см. рис. 1) должны быть равны сопротивлению обмоток используемых реле, а рабочие напряжения конденсаторов С1 и С2 не менее напряжения батареи питания.

При использовании реле мощность сигнальных ламп может быть значительно увеличена.