دوائر بسيطةومضات LED محلية الصنع تعتمد على الهزازات المتعددة الترانزستور. يوضح الشكل 1 دائرة هزازة متعددة تعمل على تبديل اثنين من مصابيح LED. تومض مصابيح LED بالتناوب، أي عندما يكون HL1 قيد التشغيل، لا يكون مصباح HL2 قيد التشغيل، ولكن العكس صحيح.

يمكنك تركيب المخطط في لعبة شجرة عيد الميلاد. عند تشغيل الطاقة، ستومض اللعبة. إذا كانت مصابيح LED ذات ألوان مختلفة، فسوف تومض اللعبة في نفس الوقت وتغير لون التوهج.

يمكن تغيير التردد الوامض عن طريق تحديد مقاومات المقاومات R2 وR3، بالمناسبة، إذا لم تكن هذه المقاومات بنفس المقاومة، فيمكنك التأكد من أن أحد مصابيح LED يضيء لفترة أطول من الآخر.

لكن اثنين من مصابيح LED لا تكفي بطريقة أو بأخرى حتى لأصغر شجرة عيد الميلاد على الطاولة. يوضح الشكل 2 دائرة تقوم بتبديل سلسلتين من ثلاثة مصابيح LED. هناك المزيد من مصابيح LED، وكذلك الجهد المطلوب لتشغيلها. لذلك، الآن المصدر ليس 5 فولت، ولكن 9 فولت (أو 12 فولت).

الشكل 1. دائرة أبسط المتعري باستخدام المصابيح والترانزستورات.

الشكل 2. دائرة فلاشر بسيطة تحتوي على ستة مصابيح LED واثنين من الترانزستورات.

أرز. 3. دائرة المتعري LED مع مخرجات قوية للتحميل.

كمصدر للطاقة، يمكنك استخدام مصدر طاقة من وحدة تحكم ألعاب تلفزيونية قديمة مثل "Dandy" أو شراء "محول رئيسي" غير مكلف بجهد خرج 9 فولت أو 12 فولت من المتجر.

ومع ذلك، حتى ستة مصابيح LED ليست كافية لشجرة عيد الميلاد في المنزل. سيكون من الجيد مضاعفة عدد مصابيح LED ثلاث مرات. نعم، ولا تستخدم مصابيح LED بسيطة، ولكن مشرقة للغاية. ولكن، إذا كان كل إكليل يحتوي بالفعل على تسعة مصابيح LED متصلة على التوالي، وحتى مصابيح فائقة السطوع، فإن الجهد الإجمالي المطلوب لتوهجها سيكون بالفعل 2.3Vx9=20.7V.

بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى بضعة فولتات إضافية حتى يعمل الهزاز المتعدد. علاوة على ذلك، للبيع عادة " محولات الشبكة"من بين الأجهزة الرخيصة لا يزيد عن 12 فولت.

يمكنك الخروج من هذا الموقف إذا قمت بتقسيم مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات من ثلاثة. وقم بتشغيل المجموعات بالتوازي. ولكن هذا سيؤدي إلى زيادة التيار عبر الترانزستورات وتعطيل عمل الهزاز المتعدد. ومع ذلك، فمن الممكن إجراء مراحل تضخيم إضافية باستخدام ترانزستورين إضافيين (الشكل 3).

أكاليلتان جيدتان، لكنهما يومضان بالتناوب. لو كان هناك ثلاثة على الأقل! في مثل هذه الحالة، يوجد ما يسمى بدائرة "الهزاز المتعدد ثلاثي الطور". هو مبين في الشكل 4.

الشكل 4. دائرة متعددة الاهتزازات بثلاثة ترانزستورات.

إذا قمت بتشغيل أكاليل LED في دوائر تجميع الترانزستورات (الشكل 5)، فستحصل على نوع من تأثير النار الجاري. يمكن تعديل سرعة إعادة إنتاج تأثير الضوء عن طريق استبدال المكثفات C1 وC2 وC3 بمكثفات ذات سعات أخرى. وأيضا استبدال المقاومات R2، R4، R6 بمقاومات ذات مقاومة مختلفة. مع زيادة السعة أو المقاومة، تنخفض سرعة تبديل LED.

أرز. 5. دائرة متعددة الهزاز للحصول على تأثير إطلاق النار.

وفي الشكل 6 توجد نسخة أكثر قوة تحتوي على 27 مصباح LED. في "الأضواء الوامضة" وفقًا للمخططات الموجودة في الشكلين 3 و6، يمكنك استخدام أي مصابيح LED تقريبًا، ولكن لا يزال من المرغوب فيه أن تكون فائقة السطوع أو فائقة السطوع.

أرز. 6. رسم تخطيطي لمتعرٍ أكثر قوة يحتوي على 27 مصباح LED.

يمكن إجراء التثبيت على لوحات الدوائر المطبوعة النموذجية، والتي تُباع في متاجر قطع غيار الراديو. أو بدون لوحات على الإطلاق، لحام الأجزاء معًا.

تعد الهزازات المتعددة شكلاً آخر من أشكال المذبذبات. المذبذب عبارة عن دائرة إلكترونية قادرة على الحفاظ على إشارة التيار المتردد عند مخرجها. يمكنه توليد إشارات مربعة أو خطية أو نبضية. لكي يتأرجح المولد، يجب أن يستوفي شرطين من شروط باركهاوزن:

يجب أن يكون كسب حلقة T أكبر قليلاً من الوحدة.

يجب أن يكون تحول مرحلة الدورة 0 درجة أو 360 درجة.

لتحقيق كلا الشرطين، يجب أن يكون للمذبذب شكل من أشكال مكبر الصوت، ويجب إعادة توليد جزء من خرجه في الإدخال. إذا كان كسب مكبر الصوت أقل من واحد، فلن تتأرجح الدائرة، وإذا كان أكبر من واحد، فستكون الدائرة محملة بشكل زائد وتنتج شكل موجة مشوهًا. يمكن لمولد بسيط أن يولد موجة جيبية، لكن لا يمكنه توليد موجة مربعة. يمكن توليد موجة مربعة باستخدام الهزاز المتعدد.

الهزاز المتعدد هو شكل من أشكال المولدات يتكون من مرحلتين، وبفضله يمكننا الخروج من أي حالة من الحالات. هاتان في الأساس دائرتان لمكبرات الصوت مرتبة مع ردود فعل متجددة. في هذه الحالة، لا يعمل أي من الترانزستورات في وقت واحد. يتم توصيل ترانزستور واحد فقط في المرة الواحدة، بينما يكون الآخر في حالة إيقاف التشغيل. بعض الدوائر لها حالات معينة؛ تسمى الحالة ذات التحول السريع بعمليات التبديل، حيث يحدث تغير سريع في التيار والجهد. يسمى هذا التبديل بالتشغيل. ولذلك، يمكننا تشغيل الدائرة داخليا أو خارجيا.

الدوائر لها حالتين.

إحداها هي الحالة المستقرة، حيث تبقى الدائرة إلى الأبد دون أي إثارة.
الحالة الأخرى غير مستقرة: في هذه الحالة، تبقى الدائرة لفترة زمنية محدودة دون أي مشغل خارجي وتتحول إلى حالة أخرى. ومن ثم، فإن استخدام الهزازات المتعددة يتم في دائرتين حاليتين مثل المؤقتات والقلابات.

متعدد الهزاز غير مستقر باستخدام الترانزستور

إنه مولد يعمل بشكل حر ويقوم بالتبديل بشكل مستمر بين حالتين غير مستقرتين. في حالة عدم وجود إشارة خارجية، تتحول الترانزستورات بالتناوب من حالة إيقاف التشغيل إلى حالة التشبع بتردد يحدده ثوابت وقت RC لدوائر الاتصال. إذا كانت هذه الثوابت الزمنية متساوية (R وC متساوية)، فسيتم إنشاء موجة مربعة بتردد 1/1.4 RC. ومن ثم، يسمى الهزاز المتعدد المستقر بمولد النبض أو مولد الموجة المربعة. كلما زادت قيمة الحمل الأساسي R2 وR3 بالنسبة إلى حمل المجمع R1 وR4، زاد كسب التيار وأصبحت حافة الإشارة أكثر حدة.

المبدأ الأساسي لتشغيل الهزاز المتعدد المستقر هو تغيير طفيف في الخواص الكهربائية أو خصائص الترانزستور. يؤدي هذا الاختلاف إلى تشغيل أحد الترانزستورات بشكل أسرع من الآخر عند توصيل الطاقة لأول مرة، مما يسبب التذبذب.

شرح الرسم البياني

يتكون الهزاز المتعدد المستقر من مكبري صوت RC متقاطعين.
الدائرة لديها حالتين غير مستقرة
عندما يكون V1 = منخفض وV2 = مرتفع، يتم تشغيل Q1 وإيقاف Q2
عندما يكون V1 = مرتفع وV2 = منخفض، يكون Q1 في وضع إيقاف التشغيل. وQ2 ON.
في هذه الحالة، R1 = R4، R2 = R3، R1 يجب أن يكون أكبر من R2
C1 = C2
عند تشغيل الدائرة لأول مرة، لا يتم تشغيل أي من الترانزستورات.
يبدأ الجهد الأساسي لكلا الترانزستورين في الزيادة. يتم تشغيل أي من الترانزستورات أولاً بسبب الاختلاف في المنشطات و الخصائص الكهربائيةالترانزستور.

أرز. 1: رسم تخطيطي لتشغيل الترانزستور متعدد الهزاز غير المستقر

لا يمكننا معرفة أي ترانزستور يوصل أولاً، لذلك نفترض أن Q1 يوصل أولاً وأن Q2 متوقف (C2 مشحون بالكامل).

Q1 موصل و Q2 متوقف، وبالتالي VC1 = 0V لأن كل التيار الواصل إلى الأرض يرجع إلى ماس كهربائى Q1 و VC2 = Vcc، حيث أن كل الجهد عبر VC2 ينخفض ​​بسبب كون TR2 دائرة مفتوحة (مساوية لجهد الإمداد).
بسبب الجهد العالي لـ VC2، يبدأ المكثف C2 بالشحن خلال Q1 حتى R4 ويبدأ المكثف C1 بالشحن خلال R2 حتى Q1. الوقت اللازم لشحن C1 (T1 = R2C1) أطول من الوقت اللازم لشحن C2 (T2 = R4C2).
نظرًا لأن اللوحة اليمنى C1 متصلة بقاعدة Q2 ويتم شحنها، فإن هذه اللوحة لديها إمكانات عالية وعندما تتجاوز الجهد الكهربي 0.65 فولت، فإنها تعمل على تشغيل Q2.
نظرًا لأن C2 مشحون بالكامل، فإن اللوحة اليسرى بها جهد -Vcc أو -5V ومتصلة بقاعدة Q1. ولذلك فإنه ينطفئ Q2
TR الآن TR1 متوقف عن التشغيل و Q2 موصل، وبالتالي VC1 = 5 V و VC2 = 0 V. كانت اللوحة اليسرى لـ C1 سابقًا عند -0.65 V، والتي تبدأ في الارتفاع إلى 5 V وتتصل بمجمع Q1. يتم تفريغ C1 أولاً من 0 إلى 0.65 فولت ثم يبدأ في الشحن من خلال R1 إلى Q2. أثناء الشحن، تكون اللوحة اليمنى C1 ذات إمكانات منخفضة، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل Q2.
يتم توصيل اللوحة اليمنى لـ C2 بمجمع Q2 ويتم وضعها مسبقًا عند +5V. لذلك يتم تفريغ C2 أولاً من 5V إلى 0V ثم يبدأ الشحن من خلال المقاومة R3. اللوحة اليسرى C2 ذات إمكانات عالية أثناء الشحن، والتي تعمل على Q1 عندما يصل إلى 0.65 فولت.

أرز. 2: رسم تخطيطي لتشغيل الترانزستور متعدد الهزاز غير المستقر

الآن يجري Q1 ويتم إيقاف Q2. يتم تكرار التسلسل أعلاه ونحصل على إشارة عند كل من مجمعات الترانزستور التي تكون خارج الطور مع بعضها البعض. للحصول على موجة مربعة كاملة بواسطة أي مجمع للترانزستور، نأخذ كلا من مقاومة المجمع للترانزستور، ومقاومة القاعدة، أي (R1 = R4)، (R2 = R3)، وكذلك نفس قيمة المكثف، والتي يجعل دائرتنا متناظرة. ولذلك، فإن دورة التشغيل للإنتاج المنخفض والعالي هي نفسها التي تولد موجة مربعة
ثابت يعتمد الثابت الزمني لشكل الموجة على المقاومة الأساسية ومجمع الترانزستور. يمكننا حساب دورته الزمنية عن طريق: الثابت الزمني = 0.693RC

مبدأ تشغيل الهزاز المتعدد بالفيديو مع الشرح

في هذا الفيديو التعليمي من قناة Soldering Iron TV سنوضح كيفية ترابط العناصر الدائرة الكهربائيةوالتعرف على العمليات التي تجري فيه. الدائرة الأولى التي سيتم على أساسها النظر في مبدأ التشغيل هي دائرة متعددة الاهتزازات تستخدم الترانزستورات. يمكن أن تكون الدائرة في إحدى الحالتين وتنتقل بشكل دوري من حالة إلى أخرى.

تحليل حالتين للهزاز المتعدد.

كل ما نراه الآن هو وميض اثنين من مصابيح LED بالتناوب. لماذا يحدث هذا؟ دعونا نفكر أولا الدولة الأولى.

الترانزستور الأول VT1 مغلق والترانزستور الثاني مفتوح تمامًا ولا يتداخل مع تدفق تيار المجمع. يكون الترانزستور في وضع التشبع في هذه اللحظة، مما يقلل من انخفاض الجهد عبره. وبالتالي يضيء مصباح LED الأيمن بكامل قوته. تم تفريغ المكثف C1 في اللحظة الأولى من الزمن، ويمر التيار بحرية إلى قاعدة الترانزستور VT2، مما يفتحه بالكامل. ولكن بعد لحظة، يبدأ المكثف في الشحن بسرعة بالتيار الأساسي للترانزستور الثاني من خلال المقاوم R1. بعد أن يتم شحنه بالكامل (وكما تعلم، فإن المكثف المشحون بالكامل لا يمرر التيار)، وبالتالي يتم إغلاق الترانزستور VT2 وينطفئ مؤشر LED.

الجهد عبر المكثف C1 يساوي منتج التيار الأساسي ومقاومة المقاوم R2. دعونا نعود في الوقت المناسب. بينما كان الترانزستور VT2 مفتوحًا وكان مؤشر LED الأيمن قيد التشغيل، تم شحن المكثف C2 مسبقًا الحالة السابقة، يبدأ في التفريغ ببطء من خلال الترانزستور المفتوح VT2 والمقاوم R3. حتى يتم تفريغه، سيكون الجهد عند قاعدة VT1 سالبًا، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل الترانزستور تمامًا. المصباح الأول غير مضاء. اتضح أنه بحلول الوقت الذي يتلاشى فيه مؤشر LED الثاني، يكون لدى المكثف C2 الوقت الكافي للتفريغ ويصبح جاهزًا لتمرير التيار إلى قاعدة الترانزستور الأول VT1. بحلول الوقت الذي يتوقف فيه مصباح LED الثاني عن الإضاءة، يضيء مصباح LED الأول.

أ في الولاية الثانيةيحدث نفس الشيء، ولكن على العكس من ذلك، فإن الترانزستور VT1 مفتوح، VT2 مغلق. يحدث الانتقال إلى حالة أخرى عندما يتم تفريغ المكثف C2، وينخفض ​​الجهد عبره. بعد تفريغها بالكامل، تبدأ في الشحن في الاتجاه المعاكس. عندما يصل الجهد عند تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور VT1 إلى جهد كافٍ لفتحه، حوالي 0.7 فولت، سيبدأ هذا الترانزستور في الفتح وسيضيء مؤشر LED الأول.

دعونا نلقي نظرة على الرسم البياني مرة أخرى.

من خلال المقاومات R1 و R4، يتم شحن المكثفات، ومن خلال R3 و R2 يحدث التفريغ. تحد المقاومات R1 و R4 من تيار المصابيح الأولى والثانية. لا يعتمد سطوع مصابيح LED فقط على مقاومتها. كما أنها تحدد وقت شحن المكثفات. يتم تحديد مقاومة R1 و R4 أقل بكثير من R2 و R3، بحيث يتم شحن المكثفات بشكل أسرع من تفريغها. يتم استخدام الهزاز المتعدد لإنتاج نبضات مستطيلة يتم إزالتها من مجمع الترانزستور. في هذه الحالة، يتم توصيل الحمل بالتوازي مع أحد مقاومات المجمع R1 أو R4.

يوضح الرسم البياني النبضات المستطيلة الناتجة عن هذه الدائرة. إحدى المناطق تسمى جبهة النبض. يحتوي الجزء الأمامي على منحدر، وكلما طالت مدة شحن المكثفات، زاد هذا المنحدر.

إذا كان الهزاز المتعدد يستخدم ترانزستورات متطابقة، ومكثفات بنفس السعة، وإذا كانت المقاومات لها مقاومات متناظرة، فإن هذا الهزاز المتعدد يسمى متماثل. لها نفس مدة النبض ومدة الإيقاف المؤقت. وإذا كانت هناك اختلافات في المعلمات، فسيكون الهزاز المتعدد غير متماثل. عندما نقوم بتوصيل الهزاز المتعدد بمصدر طاقة، في اللحظة الأولى يتم تفريغ كلا المكثفين، مما يعني أن التيار سوف يتدفق إلى قاعدة كلا المكثفين وسيظهر وضع تشغيل غير مستقر، حيث يجب فتح ترانزستور واحد فقط . نظرًا لأن عناصر الدائرة هذه بها بعض الأخطاء في التقييمات والمعلمات، فسيتم فتح أحد الترانزستورات أولاً وسيبدأ تشغيل الهزاز المتعدد.

إذا كنت ترغب في محاكاة هذا المخططفي برنامج Multisim، تحتاج إلى ضبط قيم المقاومات R2 و R3 بحيث تختلف مقاوماتها بمقدار عُشر أوم على الأقل. افعل الشيء نفسه مع سعة المكثفات، وإلا فقد لا يبدأ الهزاز المتعدد. في التنفيذ العملي لهذه الدائرة، أوصي بتزويد الجهد من 3 إلى 10 فولت، والآن سوف تكتشف معلمات العناصر نفسها. بشرط استخدام الترانزستور KT315. لا تؤثر المقاومات R1 و R4 على تردد النبض. في حالتنا، فإنها تحد من تيار LED. يمكن أخذ مقاومة المقاومات R1 و R4 من 300 أوم إلى 1 كيلو أوم. تتراوح مقاومة المقاومات R2 و R3 من 15 كيلو أوم إلى 200 كيلو أوم. سعة المكثف من 10 إلى 100 ميكروفاراد. لنقدم جدولاً بقيم المقاومات والسعات، والذي يوضح تردد النبضة التقريبي المتوقع. أي للحصول على نبض يدوم 7 ثوان، أي أن مدة توهج مصباح LED واحد تساوي 7 ثوان، تحتاج إلى استخدام المقاومات R2 و R3 بمقاومة 100 كيلو أوم ومكثف بسعة 100 ميكروف.

خاتمة.

عناصر التوقيت في هذه الدائرة هي المقاومات R2 و R3 والمكثفات C1 و C2. كلما انخفضت تصنيفاتها، زاد عدد مرات تبديل الترانزستورات، وكلما تومض مصابيح LED في كثير من الأحيان.

يمكن تنفيذ الهزاز المتعدد ليس فقط على الترانزستورات، ولكن أيضًا على الدوائر الدقيقة. اترك تعليقاتك، ولا تنس الاشتراك في قناة “Soldering Iron TV” على اليوتيوب حتى لا تفوت مقاطع فيديو جديدة مثيرة للاهتمام.

شيء آخر مثير للاهتمام حول جهاز الإرسال اللاسلكي.

إذا نظرت إليها، فإن جميع الأجهزة الإلكترونية تتكون من عدد كبير من الطوب الفردي. هذه هي الترانزستورات والثنائيات والمقاومات والمكثفات والعناصر الحثية. ومن هذا الطوب يمكنك بناء أي شيء تريده.

من لعبة أطفال غير ضارة تصدر مثلاً صوت "المواء"، إلى نظام توجيه صاروخ باليستي برأس حربي متعدد بثمانية ميغا طن.

واحدة من الدوائر المعروفة والمستخدمة في كثير من الأحيان في مجال الإلكترونيات هي الهزاز المتعدد المتماثل، وهو عبارة عن جهاز الكترونيإنتاج (توليد) اهتزازات في الشكل، تقترب من الشكل المستطيل.

يتم تجميع الهزاز المتعدد على ترانزستورين أو دوائر منطقية مع عناصر إضافية. هذا في الأساس مكبر صوت ذو مرحلتين بدائرة إيجابية تعليق(نقاط البيع). وهذا يعني أن خرج المرحلة الثانية متصل من خلال مكثف بمدخل المرحلة الأولى. ونتيجة لذلك، يتحول مكبر الصوت إلى مولد بسبب ردود الفعل الإيجابية.

لكي يبدأ الهزاز المتعدد في توليد نبضات، يكفي توصيل جهد الإمداد. يمكن أن تكون الهزازات المتعددة متماثلو غير متماثل.

يوضح الشكل دائرة الهزاز المتعدد المتماثل.

في الهزاز المتعدد المتماثل، تكون قيم عناصر كل من الذراعين هي نفسها تمامًا: R1=R4، R2=R3، C1=C2. إذا نظرت إلى مخطط الذبذبات لإشارة الخرج الخاصة بهزاز متعدد متماثل، فمن السهل أن تلاحظ أن النبضات المستطيلة والتوقف المؤقت بينهما هي نفسها في الوقت المناسب. نبض ( ر و) = ر وقفة ( ر ص). لا تؤثر المقاومات الموجودة في دوائر تجميع الترانزستورات على معلمات النبض، ويتم تحديد قيمتها اعتمادًا على نوع الترانزستور المستخدم.

يمكن حساب معدل تكرار النبض لمثل هذا الهزاز المتعدد بسهولة باستخدام صيغة بسيطة:

حيث f هو التردد بالهرتز (هرتز)، وC هي السعة بالميكروفاراد (μF) وR هي المقاومة بالكيلو أوم (kOhm). على سبيل المثال: C = 0.02 μF، R = 39 كيلو أوم. نستبدله في الصيغة وننفذ الإجراءات ونحصل على تردد في النطاق الصوتي يساوي تقريبًا 1000 هرتز، أو بشكل أكثر دقة 897.4 هرتز.

في حد ذاته، فإن مثل هذا الهزاز المتعدد غير مثير للاهتمام، لأنه ينتج "صريرًا" واحدًا غير معدل، ولكن إذا حددت العناصر ترددًا قدره 440 هرتز، وهذه هي النغمة A للأوكتاف الأول، فسنحصل على شوكة رنانة مصغرة، مع والتي يمكنك، على سبيل المثال، ضبط الجيتار أثناء التنزه. الشيء الوحيد الذي عليك القيام به هو إضافة مرحلة مضخم ترانزستور واحدة ومكبر صوت مصغر.

تعتبر المعلمات التالية هي الخصائص الرئيسية لإشارة النبض:

تكرار. وحدة القياس (هرتز) هيرتز. 1 هرتز – ذبذبة واحدة في الثانية. الترددات التي تدركها الأذن البشرية تتراوح بين 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز.

مدة النبض. يتم قياسه بأجزاء من الثانية: الأميال، والميكرو، والنانو، والبيكو، وما إلى ذلك.

السعة. في الهزاز المتعدد قيد النظر، لا يتم توفير تعديل السعة. تستخدم الأجهزة الاحترافية كلاً من ضبط السعة التدريجي والسلس.

عامل الواجب. نسبة الفترة (T) إلى مدة النبضة ( ر). إذا كان طول النبضة 0.5 دورة، فإن دورة التشغيل تكون دورتين.

بناءً على الصيغة المذكورة أعلاه، من السهل حساب الهزاز المتعدد لأي تردد تقريبًا باستثناء الترددات العالية والعالية جدًا. هناك مبادئ فيزيائية مختلفة قليلاً في العمل هناك.

لكي ينتج الهزاز المتعدد عدة ترددات منفصلة، ​​يكفي تركيب مفتاح من قسمين وخمسة أو ستة مكثفات ذات سعات مختلفة، متطابقة بشكل طبيعي في كل ذراع، واستخدام المفتاح لتحديد التردد المطلوب. تؤثر المقاومات R2 و R3 أيضًا على التردد ودورة التشغيل ويمكن جعلها متغيرة. هنا دائرة أخرى متعددة الاهتزازات مع تردد تبديل قابل للتعديل.

يمكن أن يؤدي تقليل مقاومة المقاومات R2 وR4 إلى أقل من قيمة معينة، اعتمادًا على نوع الترانزستورات المستخدمة، إلى فشل التوليد ولن يعمل الهزاز المتعدد، لذلك يمكن توصيل المقاوم المتغير R3 على التوالي مع المقاومات R2 وR4 ، والتي يمكن استخدامها لتحديد تردد التبديل للهزاز المتعدد.

التطبيقات العملية للهزاز المتعدد المتماثل واسعة جدًا. تكنولوجيا الحوسبة النبضية، ومعدات القياس الراديوي في الإنتاج الأجهزة المنزلية. تم بناء الكثير من المعدات الطبية الفريدة على دوائر تعتمد على نفس الهزاز المتعدد.

نظرًا لبساطته الاستثنائية وتكلفته المنخفضة، فقد وجد الهزاز المتعدد تطبيقًا واسعًا في ألعاب الأطفال. فيما يلي مثال على فلاش LED عادي.

مع قيم المكثفات الإلكتروليتية C1 وC2 والمقاومات R2 وR3 المشار إليها في الرسم البياني، سيكون تردد النبض 2.5 هرتز، مما يعني أن مصابيح LED ستومض مرتين تقريبًا في الثانية. يمكنك استخدام الدائرة المقترحة أعلاه وتضمين مقاومة متغيرة مع المقاومات R2 وR3. بفضل هذا، سيكون من الممكن أن نرى كيف سيتغير تردد فلاش المصابيح عندما تتغير مقاومة المقاوم المتغير. يمكنك تركيب مكثفات ذات تصنيفات مختلفة ومراقبة النتيجة.

بينما كنت لا أزال تلميذًا، قمت بتجميع مفتاح إكليل شجرة عيد الميلاد باستخدام هزاز متعدد. لقد نجح كل شيء، ولكن عندما قمت بتوصيل الأكاليل، بدأ جهازي في تبديلها بتردد عالٍ جدًا. ولهذا السبب، بدأ التلفزيون في الغرفة المجاورة في إظهار تداخل جامح، وتشقق التتابع الكهرومغناطيسي في الدائرة مثل مدفع رشاش. لقد كان الأمر ممتعًا (إنه ناجح!) ومخيفًا بعض الشيء. كان الوالدان منزعجين للغاية.

مثل هذا الخطأ المزعج مع التبديل المتكرر للغاية لم يمنحني السلام. وقمت بفحص الدائرة وكانت المكثفات بقيمتها الاسمية. ولم آخذ في الاعتبار سوى شيء واحد.

كانت المكثفات الإلكتروليتية قديمة جدًا وجفت. كانت سعتهم صغيرة ولا تتوافق على الإطلاق مع ما هو موضح على أجسادهم. نظرًا للسعة المنخفضة، عمل الهزاز المتعدد بتردد أعلى وقام بتبديل الأكاليل كثيرًا.

في ذلك الوقت لم يكن لدي أدوات يمكنها قياس سعة المكثفات. نعم، واستخدم جهاز الاختبار مؤشرًا، وليس مقياسًا رقميًا متعددًا حديثًا.

لذلك، إذا كان الهزاز المتعدد الخاص بك ينتج ترددًا زائدًا، فقم أولاً بفحص المكثفات الإلكتروليتية. لحسن الحظ، يمكنك الآن شراء جهاز اختبار عالمي لمكونات الراديو مقابل القليل من المال، والذي يمكنه قياس سعة المكثف.

متعدد الهزاز.

الدائرة الأولى هي أبسط الهزاز المتعدد. وعلى الرغم من بساطته، إلا أن نطاقه واسع جدًا. لا يوجد جهاز إلكتروني كامل بدونه.

يوضح الشكل الأول مخطط دائرته.

يتم استخدام المصابيح كحمل. عندما يعمل الهزاز المتعدد، يتم تشغيل مصابيح LED.

للتجميع سوف تحتاج إلى الحد الأدنى من الأجزاء:

1. مقاومات 500 أوم - قطعتين

2. المقاومات 10 كيلو أوم - قطعتين

3. مكثف كهربائيا 47 فائق التوهج لمدة 16 فولت - 2 قطعة

4. الترانزستور KT972A - قطعتين

5. LED - 2 قطعة

الترانزستورات KT972A هي ترانزستورات مركبة، أي أن هناك ترانزستورين في علبتها، ولها حساسية عاليةويمكن أن يتحمل تيارًا كبيرًا بدون المشتت الحراري.

بمجرد شراء جميع الأجزاء، تسلح بمكواة لحام وابدأ في التجميع. لإجراء التجارب، لا تحتاج إلى إنشاء لوحة دوائر مطبوعة؛ يمكنك تجميع كل شيء باستخدام التثبيت المثبت على السطح. لحام كما هو موضح في الصور.

دع خيالك يخبرك بكيفية استخدام الجهاز المجمع! على سبيل المثال، بدلاً من مصابيح LED، يمكنك تثبيت مرحل واستخدام هذا المرحل لتبديل حمل أكثر قوة. إذا قمت بتغيير قيم المقاومات أو المكثفات، فسوف يتغير تردد التبديل. من خلال تغيير التردد، يمكنك تحقيق تأثيرات مثيرة جدًا للاهتمام، بدءًا من صرير الديناميكيات وحتى التوقف المؤقت لعدة ثوانٍ.

تتابع الصور.

وهذا رسم تخطيطي لترحيل الصور البسيط. يمكن استخدام هذا الجهاز بنجاح أينما تريد، لإضاءة علبة DVD تلقائيًا، أو تشغيل الضوء، أو التنبيه ضد التطفل على خزانة مظلمة. يتم توفير خيارين تخطيطيين. في أحد النماذج، يتم تنشيط الدائرة بالضوء، وفي الآخر بغيابها.

يعمل مثل هذا:عندما يضرب الضوء من LED الثنائي الضوئي، سيتم فتح الترانزستور وسيبدأ LED-2 في التوهج. يتم ضبط حساسية الجهاز باستخدام مقاوم التشذيب. كثنائي ضوئي، يمكنك استخدام الثنائي الضوئي من فأرة كروية قديمة. LED - أي مصباح LED يعمل بالأشعة تحت الحمراء. سيؤدي استخدام الثنائي الضوئي بالأشعة تحت الحمراء وLED إلى تجنب التداخل من الضوء المرئي. أي LED أو سلسلة من عدة مصابيح LED مناسبة لـ LED-2. ويمكن أيضا استخدام مصباح وهاج. وإذا قمت بتثبيت مرحل كهرومغناطيسي بدلا من LED، فيمكنك التحكم في المصابيح المتوهجة القوية أو بعض الآليات.

توضح الأشكال كلتا الدائرتين، وموقع الأرجل (موقع الأرجل) للترانزستور وLED، بالإضافة إلى مخطط الأسلاك.

إذا لم يكن هناك صمام ثنائي ضوئي، يمكنك أن تأخذ ترانزستور MP39 أو MP42 القديم وتقطع غلافه المقابل للمجمع، كما يلي:

بدلاً من الصمام الثنائي الضوئي، سوف تحتاج إلى تضمينه في الدائرة تقاطع p-nالترانزستور. سيكون عليك أن تحدد بشكل تجريبي أيهما سيعمل بشكل أفضل.

مضخم الطاقة يعتمد على شريحة TDA1558Q.

يتمتع هذا مكبر الصوت بقدرة خرج تبلغ 2 × 22 واط وهو بسيط بما يكفي ليقوم المبتدئون بتقليده. سيكون هذا المخطط مفيدًا لك مكبرات الصوت محلية الصنعأو لمركز موسيقى محلي الصنع يمكن صنعه من مشغل MP3 قديم.

لتجميعها سوف تحتاج إلى خمسة أجزاء فقط:

1. الدائرة الدقيقة - TDA1558Q

2. مكثف 0.22 فائق التوهج

3. مكثف 0.33 فائق التوهج – 2 قطعة

4. مكثف كهربائي 6800 فائق التوهج عند 16 فولت

تتمتع الدائرة الدقيقة بقدرة خرج عالية إلى حد ما وستحتاج إلى مشعاع لتبريدها. يمكنك استخدام المبدد الحراري من المعالج.

يمكن إجراء التجميع بأكمله عن طريق التركيب على السطح دون استخدام لوحة دوائر مطبوعة. أولا، تحتاج إلى إزالة المسامير 4 و 9 و 15 من الدائرة الدقيقة، فهي غير مستخدمة. يتم حساب الدبابيس من اليسار إلى اليمين إذا كنت تحملها بحيث تكون الدبابيس متجهة إليك والعلامات متجهة لأعلى. ثم قم بتصويب الخيوط بعناية. بعد ذلك، قم بثني الأطراف 5 و 13 و 14 للأعلى، كل هذه الأطراف متصلة بالطاقة الموجبة. والخطوة التالية هي ثني الأطراف 3 و 7 و 11 لأسفل - وهذا هو مصدر الطاقة ناقصًا أو "الأرض". بعد هذه المعالجات، قم بربط الشريحة بالمشتت الحراري باستخدام معجون موصل للحرارة. الصور تظهر التثبيت من زوايا مختلفة، ولكن سأظل أشرح. يتم لحام الدبابيس 1 و 2 معًا - وهذا هو مدخل القناة اليمنى، ويجب أن يتم لحام مكثف 0.33 ميكروفاراد لهما. يجب أن يتم نفس الشيء مع المسامير 16 و 17. السلك المشترك للإدخال هو مصدر الطاقة أو الأرض.

الهزاز المتعدد (من اللاتينية أنا أتأرجح كثيرًا) هو جهاز غير خطي يحول جهد إمداد ثابت إلى طاقة نبضات مستطيلة تقريبًا. يعتمد الهزاز المتعدد على مكبر للصوت ذو ردود فعل إيجابية.

هناك هزازات متعددة ذاتية التأرجح والاستعداد. دعونا نفكر في النوع الأول.

في الشكل. يوضح الشكل 1 دائرة معممة لمكبر الصوت مع ردود فعل.

تحتوي الدائرة على مكبر للصوت مع معامل كسب معقد k=Ke-ik، ودائرة OOS مع معامل إرسال m، ودائرة PIC مع معامل إرسال معقد B=e-i. ومن المعروف من نظرية المولدات أنه لكي تحدث الاهتزازات عند أي تردد، من الضروري أن يتحقق الشرط Bk>1 عنده. تحتوي الإشارة الدورية النبضية على مجموعة من الترددات التي تشكل طيفًا خطيًا (انظر المحاضرة 1). الذي - التي. لتوليد نبضات، من الضروري تحقيق الشرط Bk>1 ليس على تردد واحد، بل على نطاق ترددي واسع. علاوة على ذلك، كلما كانت النبضة أقصر وحواف أقصر مطلوب الحصول على الإشارة، للحصول على نطاق تردد أوسع، من الضروري استيفاء الشرط Bk>1. الشرط السابق ينقسم إلى قسمين:

حالة توازن السعة - يجب أن يتجاوز معامل معامل نقل المولد الإجمالي 1 في نطاق تردد واسع - K>1؛

حالة توازن الطور - يجب أن يكون إجمالي تحول الطور للتذبذبات في الدائرة المغلقة للمولد في نفس نطاق التردد مضاعفًا لـ 2 - k + = 2n.

من الناحية النوعية، تحدث عملية الزيادة المفاجئة في الجهد على النحو التالي. لنفترض أنه في وقت ما، نتيجة للتقلبات، يزداد الجهد عند مدخل المولد بمقدار صغير u. نتيجة استيفاء شرطي التوليد، ستظهر زيادة في الجهد عند مخرج الجهاز: uout=Vkuin >uin، والتي يتم إرسالها إلى الإدخال في الطور مع uin الأولي. وبناء على ذلك، فإن هذه الزيادة ستؤدي إلى زيادة أخرى في جهد الخرج. تحدث عملية تشبه الانهيار الجليدي لنمو الجهد عبر نطاق ترددي واسع.

تتمثل مهمة إنشاء دائرة مولد نبض عملية في تغذية جزء من إشارة الخرج بفارق طور =2 إلى دخل مضخم النطاق العريض. نظرًا لأن مضخمًا مقاومًا واحدًا يغير طور جهد الدخل بمقدار 1800، فإن استخدام مضخمين متصلين بالسلسلة يمكن أن يفي بحالة توازن الطور. ستبدو حالة توازن السعة كما يلي في هذه الحالة:

يظهر الشكل 2 أحد المخططات المحتملة التي تنفذ هذه الطريقة. هذه دائرة من هزاز متعدد ذاتي التأرجح مع وصلات قاعدة المجمع. تستخدم الدائرة مرحلتين من التضخيم. يتم توصيل خرج أحد المضخمين بمدخل الثاني بواسطة المكثف C1، ويتم توصيل خرج الأخير بمدخل الأول بواسطة المكثف C2.

سننظر في تشغيل الهزاز المتعدد من الناحية النوعية باستخدام مخططات توقيت الجهد (الرسوم البيانية) الموضحة في الشكل. 3.

دع الهزاز المتعدد يقوم بالتبديل في الوقت t=t1. الترانزستور VT1 في وضع التشبع، والترانزستور VT2 في وضع القطع. من هذه اللحظة تبدأ عمليات إعادة شحن المكثفات C1 و C2. حتى اللحظة t1، تم تفريغ المكثف C2 بالكامل، وتم شحن C1 إلى جهد الإمداد Ep (يشار إلى قطبية المكثفات المشحونة في الشكل 2). بعد فتح VT1، يبدأ الشحن من المصدر Ep عبر المقاوم Rk2 وقاعدة الترانزستور المفتوح VT1. يتم شحن المكثف تقريبًا إلى جهد الإمداد Ep مع ثابت الشحن

زار2 = С2Rк2

نظرًا لأن C2 متصل بالتوازي مع VT2 من خلال VT1 المفتوح، فإن معدل شحنه يحدد معدل تغير جهد الخرج Uout2.. بافتراض اكتمال عملية الشحن عندما Uout2 = 0.9 لأعلى، فمن السهل الحصول على المدة

t2-t1= С2Rк2ln102,3С2Rк2

بالتزامن مع شحن C2 (بدءًا من اللحظة t1)، يتم إعادة شحن المكثف C1. يحافظ جهده السلبي المطبق على قاعدة VT2 على حالة إيقاف تشغيل هذا الترانزستور. يتم إعادة شحن المكثف C1 من خلال الدائرة: Ep، المقاوم Rb2، C1، E-K مفتوحالترانزستور VT1. حالة مع ثابت الوقت

رازر1 = C1Rb2

منذ Rb >>Rk، ثم اشحن<<разр. Следовательно, С2 успевает зарядиться до Еп пока VT2 еще закрыт. Процесс перезарядки С1 заканчивается в момент времени t5, когда UC1=0 и начинает открываться VT2 (для простоты считаем, что VT2 открывается при Uбє=0). Можно показать, что длительность перезаряда С1 равна:

t3-t1 = 0.7C1Rb2

في الوقت t3، يظهر تيار المجمع VT2، وينخفض ​​الجهد Uke2، مما يؤدي إلى إغلاق VT1، وبالتالي زيادة في Uke1. يتم نقل هذا الجهد المتزايد من خلال C1 إلى قاعدة VT2، الأمر الذي يستلزم فتح إضافي لـ VT2. تتحول الترانزستورات إلى الوضع النشط، وتحدث عملية تشبه الانهيار الجليدي، ونتيجة لذلك ينتقل الهزاز المتعدد إلى حالة شبه ثابتة أخرى: VT1 مغلق، VT2 مفتوح. مدة دوران الهزاز المتعدد أقل بكثير من جميع العمليات العابرة الأخرى ويمكن اعتبارها مساوية للصفر.

من اللحظة t3، ستتم العمليات في الهزاز المتعدد بشكل مشابه لتلك الموصوفة؛ ما عليك سوى تبديل مؤشرات عناصر الدائرة.

وهكذا يتم تحديد مدة مقدمة النبضة من خلال عمليات شحن مكثف الاقتران وهي تساوي عددياً:

يتم تحديد مدة وجود الهزاز المتعدد في حالة شبه مستقرة (مدة النبض والإيقاف المؤقت) من خلال عملية تفريغ مكثف الاقتران من خلال المقاوم الأساسي وهي تساوي عدديًا:

مع دائرة متعددة الهزاز متناظرة (Rk1 = Rk2 = Rk، Rb1 = Rb2 = Rb، C1 = C2 = C)، تكون مدة النبضة مساوية لمدة الإيقاف المؤقت، وفترة تكرار النبضة تساوي:

تي = ش + ن =1.4CRb

عند مقارنة فترات النبضة والأمامية، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن Rb/Rk = h21e/s (h21e للترانزستورات الحديثة هي 100، وs2). وبالتالي فإن زمن الصعود يكون دائمًا أقل من مدة النبضة.

لا يعتمد تردد جهد الخرج للهزاز المتعدد المتماثل على جهد الإمداد ويتم تحديده فقط من خلال معلمات الدائرة:

لتغيير مدة النبضات وفترة تكرارها، لا بد من تغيير قيم Rb وC. لكن الإمكانيات هنا محدودة: فحدود التغيير في Rb محدودة على الجانب الأكبر بالحاجة إلى الحفاظ على ترانزستور مفتوح، على الجانب الأصغر من خلال التشبع الضحل. من الصعب تغيير قيمة C بسلاسة حتى ضمن حدود صغيرة.

لإيجاد طريقة للخروج من الصعوبة، دعونا ننتقل إلى الفترة الزمنية t3-t1 في الشكل. 2. يتبين من الشكل أنه يمكن ضبط الفاصل الزمني المحدد، وبالتالي مدة النبضة، عن طريق تغيير ميل التفريغ المباشر للمكثف. يمكن تحقيق ذلك عن طريق توصيل المقاومات الأساسية ليس بمصدر الطاقة، ولكن بمصدر جهد إضافي ECM (انظر الشكل 4). ثم يميل المكثف إلى إعادة الشحن ليس إلى Ep، ولكن إلى Ecm، وسيتغير ميل الأسي مع التغيير في Ecm.

النبضات الناتجة عن الدوائر المدروسة لها وقت صعود طويل. وفي بعض الحالات تصبح هذه القيمة غير مقبولة. لتقصير f، يتم إدخال مكثفات مقطوعة في الدائرة، كما هو موضح في الشكل 5. يتم شحن المكثف C2 في هذه الدائرة ليس من خلال Rz، ولكن من خلال Rd. الصمام الثنائي VD2 ، بينما يظل مغلقًا ، "يقطع" الجهد الكهربائي على C2 عن الخرج ويزداد الجهد الموجود على المجمع في وقت واحد تقريبًا مع إغلاق الترانزستور.

في الهزازات المتعددة، يمكن استخدام مضخم تشغيلي كعنصر نشط. يظهر في الشكل هزاز متعدد التذبذب ذاتيًا يعتمد على مضخم تشغيلي. 6.

يتم تغطية المرجع بواسطة دائرتين لنظام التشغيل: إيجابية

وسلبية

Xc/(Xc+R) = 1/(1+wRC).

دع المولد يعمل في الوقت t0. عند المدخل المقلوب، يكون الجهد صفرًا، وعند المدخل غير المقلوب يكون الجهد متساويًا على الأرجح موجبًا أو سالبًا. لكي نكون محددين، دعونا نأخذ الإيجابية. بسبب الموافقة المسبقة عن علم، سيتم إنشاء أقصى جهد ممكن عند الإخراج - Uout م. يتم تحديد وقت استقرار جهد الخرج هذا من خلال خصائص تردد مضخم العمليات ويمكن ضبطه على الصفر. بدءًا من اللحظة t0، سيتم شحن المكثف C بثابت زمني =RC. حتى الوقت t1 Ud = U+ - U- >0، ويحافظ خرج op-amp على Uoutm موجب. عند t=t1، عندما Ud = U+ - U- = 0، سيغير جهد خرج مكبر الصوت قطبيته إلى - Uout m. بعد اللحظة t1، يتم إعادة شحن السعة C، وتميل إلى المستوى - Uout m. حتى اللحظة t2 Ud = U+ - U-< 0, что обеспечивает квазиравновесное состояние системы, но уже с отрицательным выходным напряжением. Т.о. изменение знака Uвых происходит в моменты уравнивания входных напряжений на двух входах ОУ. Длительность квазиравновесного состояния системы определяется постоянной времени =RC, и период следования импульсов будет равен:

Т=2RCln(1+2R2/R1).

يسمى الهزاز المتعدد الموضح في الشكل 6 متماثلًا لأنه أزمنة الفولتية الموجبة والسالبة متساوية.

للحصول على هزاز متعدد غير متماثل، يجب استبدال المقاوم الموجود في OOS بدائرة، كما هو موضح في الشكل. 7. يتم ضمان فترات مختلفة من النبضات الموجبة والسالبة من خلال ثوابت زمنية مختلفة لإعادة شحن الحاويات:

ص"ج، - = ص"ج.

يمكن تحويل الهزاز المتعدد المضخم التشغيلي بسهولة إلى هزاز متعدد أحادي الطلقة أو احتياطي. أولا، في دائرة OOS، بالتوازي مع C، نقوم بتوصيل الصمام الثنائي VD1، كما هو مبين في الشكل 8. بفضل الصمام الثنائي، تتمتع الدائرة بحالة واحدة مستقرة عندما يكون جهد الخرج سالبًا. في الواقع، لأن Uout = - Uout m، ثم يكون الصمام الثنائي مفتوحًا ويكون الجهد عند المدخل المقلوب صفرًا تقريبًا. بينما يكون الجهد عند المدخل غير المقلوب

U+ =- Uout m R2/(R1+R2)

ويتم الحفاظ على الحالة المستقرة للدائرة. لتوليد نبضة واحدة، يجب إضافة دائرة تشغيل تتكون من الصمام الثنائي VD2 وC1 وR3 إلى الدائرة. يتم الحفاظ على الصمام الثنائي VD2 في حالة مغلقة ولا يمكن فتحه إلا عن طريق نبضة دخل موجبة تصل إلى الإدخال في الوقت t0. عندما يفتح الصمام الثنائي، تتغير الإشارة وتنتقل الدائرة إلى حالة ذات جهد موجب عند الخرج. Uout = Uout م. بعد ذلك، يبدأ المكثف C1 بالشحن بثابت زمني =RC. في الوقت t1، تتم مقارنة الفولتية المدخلات. U- = U+ = Uout m R2/(R1+R2) و=0. وفي اللحظة التالية، تصبح الإشارة التفاضلية سلبية وتعود الدائرة إلى حالة مستقرة. تظهر المخططات في الشكل. 9.

يتم استخدام دوائر انتظار الهزازات المتعددة باستخدام عناصر منفصلة ومنطقية.

إن دائرة الهزاز المتعدد المعني مشابهة لتلك التي تمت مناقشتها سابقًا.