Ing. M i r o s l a v A r e n d á š Ing. M ilan R u č k a
AMATÉRSKÁ ELEKTRONIKA V DOMÁCNOSTI A PŘI REKREACI I
PRAHA 1984 SNTL — NAKLADATELSTVÍ TECHNICKÉ LITERATURY
K niha přináší m nožství schém at a návodů a p likovaných na různé přístroje použitelné v do mácnosti, na chatě, v garáži a jinde. K niha je určena všem zájem cům o elektroniku, zejména radioam atérům .
Lektor: Ing. F ran tišek Smolík Redakce elektrotechnické literatu ry — hlavní redaktor Ing. Josef Ř íh a^ Odpovědný redaktor Ing. Jaro m ír Čížek
© Ing. Miroslav Arendáš, Ing. Milan R učka, 1984
Obsah
I.
P ř e d m l u v a .........................................................................................................
8
Z ákladní po k y n y pro k o n stru k ci elektro n ick ý ch p řístro jů . . . .
9
1. 2. 3. 4. 5.
Z ákladní elek tro tech n ick é n orm y a bezpečnostní p řed p isy . . . . D ia g n o s tik a .........................................................................................................21 S polehlivost s o u č á s t e k .................................................................................. 23 Z většování sp o le h liv o sti.................................................................................. 26 E le k tro n ik a v dom ácnosti a její p ersp e k tiv n í vývoj .......................30
II.
P řístro je a p o m ů c k y ...................................................................................... 32
6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
Zkoušeč t r a n z i s t o r ů ...................................................................................... 32 P řístro j pro ko n tro lu m ezizávitových z k r a t ů .................................... 35 J e d n o d u c h ý b zučák v estav ě n ý do telefonní v l o ž k y ........................... 36 Je d n o d u c h ý jednoúčelový stroboskop .................................................. 37 S t r o b o s k o p .........................................................................................................37 O t á č k o m ě r .........................................................................................................39 P řístro j ke zjišťování kovových p ř e d m ě tů ..............................................41 Z koušení zářiv k ov ý ch t ě l e s .........................................................................42 M ěření te p lo ty s term o elek trick ý m článkem a operačním zesilova čem ...................................................................................................................... 43 M ěření te p lo ty n a nevyváženém term isto rov ém m ů s t k u .................. 44 O bvody přev ád ějící lineárně te p lo tu n a n a p ě t í .................................... 45 R e g u lá to r t e p l o t y ........................................................................................... 48 In d ik á to r t e p l o t y ........................................................................................... 50 P ře v o d n ík pro m ěření efek tiv n í h o d n o ty stříd av éh o n a p ě tí . . . 53
III.
N ap ájecí zdroje a m ěniče n a p ě t í ................................................................56
20. 21. 22. 23. 24. 25.
S tabilizační diody a tra n z isto ry jak o vyhlazovací č l e n y .................. 56 Měniče n a p ě t í .................................................................................................... 59 V ýkonový m ěnič n a p ě tí s ty risto ry .......................................................64 M etody n ab íjen í au tom obilových a k u m u l á t o r ů ................................ 65 Je d n o d u ch ý regulovaný zdroj jak o nabíječ 0 až 6 A . . . . . . N abíječ s jed noduchou ty risto ro v o u regulací n a sek u n d árn í stran ě t r a n s f o r m á t o r u ................................................................................................72 N abíječ ak u m u láto rů s regulací n a p rim árn í stran ě tran sfo rm áto ru N abíječ s jednoduchou triak o v o u regulací n a p rim árn í stran ě tr a n s fo rm áto ru ........................................................................................................ 74 N abíječ a k u m u láto rů s au to m atick ý m om ezením nabíjecího p ro u d u Skupinové n abíjen í ak u m u láto rů s om ezením pro u d u rozevírací tlu m iv k o u .............................................................................................................77 Z dvojovač n ap ě tí k autom obilovém u ak u m u láto ru . . . . . . . N ap áječ 9 V k autom obilovém u ak u m u láto ru 1 2 V ........................... 81 E lektro m ech an ick ý sta b ilizáto r síťového n a p ě t í ................................81 Stabilizace sv ětla žárovky ve zvětšovacím p řístro ji . . . . . . .
26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33.
9
70 73 75 80 87
5
IV .
Ř ízení stříd a v éh o p ro u d u ty risto ry a t r i a k y ......................................... 90
34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43.
S oučástky k regulaci stříd av éh o p r o u d u ............................................. 93 Zdroj signálu s operačním zesilovačem pro řízení ty risto rů . . . . 102 S tm ívač s t y r i s t o r e m ...................................................................................... 103 E lek trick é to p en í a elek tro n ick á klim atizace .................................... 104 S tabilizace síťového n a p ě tí t r i a k e m .......................................................112 Časový spínač se stm ív ačem .................................................................... 113 P ozvolné rozsvěcování a zh asínání s v ě t l a ..............................................116 R e g u lá to r pro univ erzáln í m o t o r y ........................................................... 118 O chrana m o to rk ů p ro ti p řetížen í . ............................................................119 C yklově řízený s p í n a č ................................................................................. 120
V.
O p to e le k tr o n ik a ................................ ............................................................... 123
44. 45. 46. 47. 48. 49.
D ru h y op to elek tro n ick ý ch součástek a jejich v l a s t n o s t i .................. 123 S větelné s n í m a č e ............................................................................................. 131 S am očinný spínač o s v ě t l e n í .........................................................................136 G enerátor denních i m p u l s ů .........................................................................136 In d ik á to r d ý m u ...................................................................... ...........................138 G eneráto r k m ito čtu řízený s v ě tle m ........................................................... 138
V I.
E lek tro n ick á zabezpečovací z a ř í z e n í .......................................................140
50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59.
Zabezpečovací zařízení p ro ti v lo u p á n í.......................................................140 E lek tron ick é z á m k y .......................................................................................145 O vládání dveří d o m k u .................................................................................. 152 A u tom atick é o tev írán í d v e ř í .................................................................... 157 R ozsvěcování žárovky zvukem zvonku t e l e f o n u ................................158 Z áznam ník telefonických hovorů ........................................................... 159 M ěření a regulace výšky hlad in y k ap alin y ......................................... 161 P řím ou k azu jící m ěřiče výšky h ladiny k a p a l i n y ................................165 K ap a citn í m ěření výšky h ladin y k a p a lin y ..............................................168 E lek tro n ické odpojování č e r p a d la ............................................................. 176
V II.
P ro stře d k y au to m atizace v d o m á c n o s t i.................................................. 179
60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73.
Časový s p í n a č .................................................................................................... 179 Je d n o d u ch ý časový s p í n a č ........................................................................... 181 J in ý ty p časového sp ín a č e ............................................................................. 182 V ypínač se zpožděným r o z e p n u tím ............................................................ 182 Z požděné v y p ín á n í v e n t i l á t o r u ................................................................183 V en tiláto r se sam očinným s p í n á n í m .......................................................184 E lek tro n ick é řízení te p lo ty s předvolbou různ ý ch te p lo t . . . . 186 R e g u lá to r t e p l o t y ...........................................................................................187 Z vonek s m e l o d i í ...........................................................................................188 E le k tro n ick ý m e t r o n o m ............................................................................. 189 P řip o jen í zvonku G O N G ............................................................................. 190 G ong s m lu tiv ib rá to re m ..................................................................................191 H lasité rep ro d u k o v án í telefonních h o v o r ů ..............................................192 P arale ln í spojení dvou telefonních p ř í s t r o j ů ......................................... 194
V III. Číslicová t e c h n i k a ...........................................................................................195 74. 75.
6
R ozsvěcování a zhasínání světel zvukovým s i g n á l e m .......................196 P o stu p n é zapínání ž á r o v e k .........................................................................198
76. 77.
Číslicový zvonek s m e lo d ií..............................................................................201 č ís licový časový s p í n a č ..................................................................................206
IX . 78. 79. 80. 81. 82.
Z a h ra d a a c h o v a t e l s t v í .................................................................................. 210 P řís tro j k p lašení p t a c t v a ............................................................................. 210 P řís tro j k o d h án ěn í z v ě ř e ..............................................................................211 D eratizačn í p ř í s t r o j .......................................................................................212 E le k tro n ic k ý sběrač včelího jed u ........................................................... 214 T opení v a k v á r i u ........................................................................................... 216 L ite ra tu r a ............................................................................................................. 220
7
IX. Z ahrada a chovatelství
V amatérské elektronice existují nespočetné nové varianty přístrojů a návodů pro různá použití. Tato kapitola uvádí přístroje, které jsou často unikáty — přístroj na plašení ptactva, přístroj k odhánění zvěře, deratizační přístroj a elektronický sběrač včelího jedu. Jsou to všechno potřebné pří stroje, používané v oblasti, kde elektronika je vlastně v začátcích. Zájem o takovéto přístroje neustále vzrůstá. Jejich zajímavost vidíme i v tom, že jsou téměř elektronickými průkopníky. Jestliže se elektronický sběrač včelího jedu osvědčí, může se stát, že pouhá amatérská výroba nebude stačit. Přístroje založené na stejném principu (např. uvedený deratizační přístroj) se používají k zamezení hnízdění holubů na půdách. Jsou výzkumná pracoviště, která se jimi snaží lákat komáry do pastí. Psychologové zkou mají vliv ultrazvuku na psychiku lidí. Časopis Sdělovací technika otiskl návod na tzv. podněcovač nepokoje, který je jakousi analogií tohoto pří stroje, působícího na člověka. Automatizovat topení v akváriu je dnes nutností, zejména pro ty, kdo pěstují větší množství drahých exotických druhů rybiček, protože ty vyža dují poměrně přísný teplotní režim. Topení do akvária koupíme, ale auto matickou regulaci teploty jen stěží. Přitom s automatickou regulací dosáhne me i jisté úspory elektrické energie a to je dnes také podstatné. 78. PŘÍSTROJ K PLAŠENI PTACTVA Chceme-li uchránit úrodu třešní, vinných hroznů nebo jiného ovoce před nálety špačků a jiných ptáků, může nám v tom pomoci přístroj, jehož sché ma je na obr. 168. Samozřejmě nelze vlastnosti takovýchto akustických za řízení přeceňovat. Ptáci tak jako každý jiný tvor si po čase na nepříjemný
Obr. 168. P řístro j k plašení p ta c tv a
210
hluk zvyknou a přestane jim vadit v hodování, především je-li pro ně kořist zvláště lákavá. Proto je vhodné používat přístroj pouze v období dozrávání ovoce, měnit charakter zvuků a umístění přístroje a nevylučovat ostatní způsoby ochrany úrody. Přístroj na obr. 168 je generátor zvukových úderů, které se v pravidel ných intervalech opakují. Z napěťového zdroje se přes rezistor nabíjí kondenzátor V okamžiku, kdy je napětí n a tom to kondenzátoru větší než spínací napětí diaku Dc, projde do řídicí elektrody tyristoru Ty proud, který tento tyristor otevře a náboj z kondenzátoru Cx projde cívkou repro duktoru. Membrána reproduktoru vydá zvuk podobný klepnutí na dřevěnou desku. Lze použít i poškozený reproduktor, který se již nehodí ke zpracování kvalitního zvukového signálu, např. reproduktor s proraženou membránou nebo reproduktor, jehož cívka v mezeře mírně drhne. Jakm ile se kondenzátor vybije, projde tyristorem pouze proud omezený odporem (2?! + Pi)- Tento proud je menší než potřebný přídržný proud tyristoru a tyristor se uvede do nevodivého stavu. Napětí na kondenzátoru se opět začne zvětšovat a celý cyklus se opakuje. K napájeni přístroje lze použít baterie nebo síťový transform átor s usměr ňovačem. Odběr proudu je nepatrný. Ke konstrukci síťového zdroje je vhod ný transform átor 220/24 V, 1,5 W, používaný k napájení signalizačních žárovek. Je vhodné použít diaky s nejmenším spínacím napětím (tj. typ K R 205 se spínacím napětím 26 V ± 4 V). Napětí napájecího zdroje musí být totiž o několik voltů vyšší, než je toto spínací napětí. Svodový proud kondenzátoru Cx musí být zanedbatelný oproti proudu, který prochází při nabíjení odporem (El + Pí), neboť jinak ovlivní napětí, na které se tento kondenzátor nabije. Je vhodné použít reproduktor většího průměru, aby zvuková vlna dosáhla potřebného efektu. Součástky lze um ístit na desku s plošnými spoji, kterou připevníme přímo ke svorkovnici reproduktoru. Aby byl přístroj chráněn proti dešti, je možné jej zabalit do igelitového sáčku a zavěsit na strom. Použijeme-li k napájení síť, je z hlediska bezpečnosti nutné propojit jeden napájecí vodič s ochranným kolíkem zásuvky. 79. PŘ ÍST R O J K ODHÁNĚNÍ ZVĚŘE Chceme-li ochránit zahradu nebo skalku před králíky, zajíci nebo domácí mi zvířaty, můžeme použít přístroj, který pracuje na podobném principu jako uvedený přístroj k plašení ptactva. Místo reproduktoru zapojíme pri m ární vinutí vysokonapěťové cívky z televizoru nebo zapalovací cívky z mo torového vozidla. Napětí ze sekundárního vinutí je přivedeno k holému drátu, který je napnut na izolátorech okolo chráněného objektu v potřebné výšce. Zapojení se liší od předcházejícího pouze kapacitou kondenzátoru C1 (obr. 169). Stejný přístroj lze použít jako elektrický ohradník, který hlídá dobytek v prostoru určeném k pastvě. V tom to případě je vhodné volit jinou výšku 211
drátu nad zemí, popř. napnout několik drátů nad sebou. Při doteku je zvíře elektrickou ranou donuceno v rátit se zpět. Mechanické provedení musí být pevné, aby odolalo síle zvířete v pohybu.
O br . 169. Přístroj k odhánění zvěře
80. DERATIZAČNÍ PŘ ÍSTR O J Boj s drobnými hlodavci je starý jako lidstvo samo. V tom to boji lze využít: — biologické zbraně (kočky, fretky a jiná domácí zvířata určená k hubení hlodavců), — chemické zbraně (jedy, otrávené zrní apod.) — přímé mechanické hubení (pasti, nástrahy). Přes tento soustředěný boj se zdá, že na ideální zbraň se teprve čeká, neboť každá ze starých zbraní má svou slabinu. Téměř v každém sklepě žije nějaký druh hlodavce, s nímž si nevíme rady. V boji proti němu nám může pomoci přístroj, jehož popis se v různých úpravách objevil na stránkách různých elektronických časopisů. Činnost deratizačního přístroje je založena na skutečnosti, že drobní hlodavci nesnášejí prostředí, v němž je trvale zapnut generátor km itočtu 10 až 20 kHz. Vysoký kmitočet velmi nepříznivě působí na jejich nervovou soustavu. Místa, kde je přístroj umístěn, hlodavci v houfech opouštějí. Z hlediska úvodního rozdělení jde tedy o psychologickou zbraň, kterou uvítají přátelé nenásilného boje se zvířaty. Většina lidí, zejména starších, tóny o tom to km itočtu již nevnímá, takže je generátor neruší. Přístroj je velmi jednoduchý a má malý odběr proudu — jedna napájecí plochá baterie stačí na provoz přístroje v terénu po mnoho dní. Konstrukce přístroje je snadná. Součástky jsou připájeny na plošném spoji s rozměry 60 X 95 (m m ). Deska obsahuje vyleptané obdélníčky s rozměrem 6 x 9 (mm), vzájemně izolované. Spoje (jsou-li vůbec nutné) jsou provedeny vnějšími vodiči. Zařízení neobsahuje žádný vypínač, napájecí baterie je umístěna pod deskou a je připevněna gumičkou. Má-li být přístroj umístěn ve vlhkém prostředí, je vhodné jej vsunout do igelitového sáčku i za cenu, že zvuk generátoru se poněkud utlumí. 212
Obr. 170. Deratizační přístroj
Celkové zapojení deratizačního přístroje je na obr. 170. Zařízení obsahuje rozmítací generátor s kmitočtem 3 Hz až 8 Hz, který je tvořen tranzistory Tj a T2. Tímto generátorem se rozmítá základní generátor s kmitočtem lOUIz až 20 Hz, tvořený tranzistory T3 a T4. Kmitočet se mění s poklesem napětí baterie při vybíjení. Protože však na přesném kmitočtu nezáleží, nemá pří stroj žádnou stabilizaci kmitočtu. Kmitočet základního generátoru upraví me za hranici své slyšitelnosti nebo na tuto hranici, ale tak, aby nás přístroj nerušil. Kmitočet upravíme změnou kapacity kondenzátoru C5 nebo para lelně ke kondenzátoru C&přidáme trimr s odporem asi 22 klí. Na výstupu je malý reproduktor Rp z tranzistorového přijímače. Repro duktor je buzen tranzistorem T5. Vhodným reproduktorem může být typ ARZ 098 s průměrem 38 mm a s impedancí 75 Í2. Použijeme-li jiný repro duktor, s impedancí např. 4 íi nebo 8 ÍJ, je třeba ještě malý výstupní transformátorek. V nutném případě můžeme použít i telefonní sluchátko. Za pojení je nenáročné na výběr součástek, úmyslně jsou voleny nejběžnější typy tranzistorů. Zařízení pracuje až do teploty okolí přesahující + 40 °C. Oba generátory i koncový zesilovač by měly pracovat.s libovolnými typy tranzistorů, podmínkou je, aby zejména tranzistory Tx a T4 měly proudový zesilovací činitel větší než 50.
Obr. 1 7 1 . N apájecí
zdroj deratizačního přístroje
213
Přístroj lze také vyrobit technikou spojovaných dutých nýtků. V tako vém případě použijeme pertinaxovou destičku s rozměry 60 x 95 (mm), nejlépe tlustou 1 mm až 1,5 mm, a předběžně rozvrhneme um ístění součás tek. V místech pájecích bodů vyvrtám e otvory, do nichž vsadíme duté mosazné nýtky s průměrem 2 mm a roznýtujeme je. Součástky do nýtků zapájíme, drátové spoje vedeme na opačné straně desky. Obsahuje-li zapojení síťový napájecí zdroj (obr. 171), je třeba jej daleko lépe zabezpečit. Přístroj musí být v ochranném krytu, musí být zajištěn proti požáru a umístěn v takovém prostředí, kde při náhodném zkratu ne může vzniknout požár (nejlépe v suchém prostředí s izolovanou nehořlavou podložkou). Má být také zabezpečen proti zneužití a proti úrazu elektrickým proudem. Nesmějí k němu mít přístup děti. Napájecí zdroj má m ít síťový vypínač a dvě pojistky — jednu na prim ární (tj. síťové) straně transform átoru, druhou pro jištění samotného napájecího okruhu přístroje. Vzhledem k tomu, že zařízení pracuje trvale bez dozoru, má b ý t zdroj předimenzován. Stabilizační dioda D2 musí mít chladič, protože proud I z je větší než 20 mA a je dán velikostí sekundárního napětí transfor m átoru a velikostí omezovacího odporu rezistoru B v Dioda D1 je bez chladi če. Jako síťový transform átor lze z výhodou použít zvonkový transform átor, který je běžně v prodeji. Vyzkoušený přístroj umístíme uprostřed prostoru, který chceme deratizovat. Popisovaný přístroj není ideálním řešením pro hubení drobných hlodavců, ale je to užitečný a zajímavý výsledek současné techniky. 81. ELEKTRONICKÝ SBĚRAČ VČELÍHO JE D U Mezi unikátní elektronické přístroje bezpochyby patří i elektronický sbě rač včelího jedu. Včelí jed je vzácná a cenná surovina. Její sběr je nutné pro vádět tak, aby se nenarušila kvalita včelstva, zejména aby včela jed pouze vypustila, aniž by si poškodila žihadlo. Sběr se může provádět i pomocí elektronických přístrojů, které dodávají impulsy dráždící včely. Protože se jed sbírá uvnitř úlu, je třeba, aby impulsy včelu dráždily, ale aby neusmrcovaly, nevyrušovaly celé včelstvo a aby působily pouze v místě, kde se sběr jedu provádí. Popisovaný přístroj jsme převzali ze sovětské literatury (časopis RÁDIO (SSSR) 11/1977) a jeho konstruktérem je žák šesté třídy Jurij Belozerovoj, který jej pod vedením V. Voznjukova vyrobil v laboratoři radioelektroniky Novosibirského oblastního pionýrského domu (ruský Obl. S. J. T., tj. v předkladu Oblastní stanice mladých techniků). Princip činnosti je patrn ý ze schématu na obr. 172. Základem přístroje je blokovací generátor tvořený tranzistorem Tx a transform átorem T rr Generátor dává impulsy s kmitočtem přibližně 1 kHz a šířkou 20 fis až 30 (j.s. Na výstupech x má být vrcholové napětí 40 V až 50 V (měřit osciloskopem nebo voltmetrem, schopným měřit, vrcholovou hodnotu napětí). Přes vazební kondenzátor C2 je připojena kontrolní část přístroje. To je v podstatě detektor se zesilovacím stejnosměrným stupněm (tranzistor T2), který má místo zatěžovacího re214
zistoru zapojen indikační m iliam pérm etr mA. Miliampérmetr má dvě fun kc©: 1. indikuj© činnost m ultivibrátoru, 2. ukazuje množství a konec odběru včelího jedu. Jakm ile se naplní korýtko včelím jedem, zmenší se výstupní odpor n a svorkách z , blokovací oscilátor se zatlum í a ručka miliampérmetru má stále menší nebo až nulovou výchylku.
Obr. 172. Elektronický sběrač včelího jedu
Jednotlivé úly jsou připojeny na výstupních svorkách x; přístroj umožňuje připojení většího množství úlů (autor originálu uvádí až 12). Úly mohou být připojeny k přístroji dvojlinkou až na vzdálenost 25 m. U vnitř je sběrací ram pa, ve které jsou izolovaně nataženy dva holé vodice, do kterých při vádíme impulsy z výstupů x. Autor přístroje doporučuje přerušovat sběr jedu v jednom úle vždy po 5 minutách. Použité součástky Tr
mA
transform átorové plechy E l 12 x 12 (mm) I. vinutí 60 závitů II. vinutí 250 závitů III. vinutí 1200 závitů m iliampérmetr 1 mA (nebo až 5 mA)
originální součástky
tuzemské součástky vhodné jako náhr ada
215
