Ошибки в схемах

В радиолюбительской практике иногда случается, что собранная схема по какой либо публикации в профильном журнале или на сайте, категорически отказывается работать. Каждый раз подобная неудача заставляет усомниться в своём мастерстве. Но не всегда в таких случаях сказывается недостаток опыта. Когда то давно я уже слышал о преднамеренном введении мелких ошибок и недочётов в схемы, публикуемые в различные радиолюбительские журналы и web-публикации.

 Возможно, такие ошибки допускаются случайно, но есть мнение, что это именно умышленные упущения. Начинающие радиолюбители любят собирать различные самоделки по готовым схемам, но не все любят такие схемы проектировать самостоятельно, поскольку это требует несколько более углублённых знаний в электротехнике и электронике, а также опыта анализа работы схем в целом и их отдельных узлов. Так вот, когда устройство, собранное из заведомо исправных деталей строго по опубликованной схеме отказывается работать, и вы знаете, что ввиду простоты схемы ошибку при сборке допустить просто не могли, то волей-неволей приходится анализировать работу схемы. Вы начинаете вспоминать, как должен вести себя в данном узле каждый компонент схемы, и делаете некоторые измерения, чтобы удостовериться, что это так. Самым пытливым порой удаётся найти неправильно работающий узел, а в конечном итоге выяснить, по какой причине он не работает как положено, и что нужно сделать, чтобы всё пошло как надо. На этом этапе радиолюбитель и нарабатывает свой бесценный опыт анализа работы электрических и электронных схем.

Для примера приведу одну из схем, опубликованную в различных источниках в Интернет. С ней могут быть знакомы уже многие радиолюбители-автомобилисты. Это простой электронный светодиодный стробоскоп для определения и регулировки угла опережения зажигания. Посмотреть оригинальную схему можно, например, здесь: http://cxem.net/avto/electronics/4-76.php (рисунок 3.).
Однажды мне понадобился такой стробоскоп, и я собрал его буквально на коленке навесным монтажом. Вот набросок этой схемы:
Принцип действия устройства достаточно прост, я не буду его описывать, если нужно, прочитаете в статье по вышеуказанной ссылке. Перейдём к проблеме… Когда я подключил к схеме питание и подал запускающий импульс напряжения на вход (подключил к плюсу питания проводок и кратковременно прикоснулся к разъёму входа), светодиоды засветились и явно не собирались гаснуть, не смотря на то, что сигнала на входе больше не было. Скажу сразу, логическая схема верна, ошибку содержит силовая часть. Привожу её на отдельном рисунке:
Здесь можно выделить два ключа – транзистор VT1 (выполняет роль управляющего ключа, который усиливает сигнал от микросхемы) и составной транзистор на VT2, VT3 (который работает в режиме силового транзисторного ключа, т.е. включает и выключает нашу светодиодную матрицу).
От микросхемы сигнал логической единицы (плюс питания) подается на базу транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается и подаёт плюс питания на базу транзистора VT2. База транзистора VT2 быстро насыщается, транзистор открывается, через него начинает протекать небольшой ток по цепочке плюс питания > диодная матрица > балластные резисторы R6, R7, R8 > коллектор, база, эмиттер VT2 > R9 + база, эмиттер VT3. Этот слабый ток насыщает базу транзистора VT3 и открывает его. В результате почти весь ток нагрузки протекает через к-б-э транзистора VT3. Светодиоды светятся.
Когда на управляющем выходе микросхемы сигнал с логической единицы меняется на логический ноль (напряжение снижается почти до 0), по сути, транзистор VT1 должен закрыться, а вслед закрыться и транзисторы VT2, VT3, и погаснуть светодиодная матрица. НО! Пока через к-б-э VT2 течёт слабый ток, база транзистора будет постоянно снабжаться свободными электронами и насыщаться. В результате транзистор VT2 будет оставаться в открытом состоянии даже если на его базу перестать подавать плюс питания. Есть простой способ устранить этот недостаток – уменьшить количество электронов в базе. Для этого достаточно подключить к базе резистор, который будет отводить излишки свободных электронов от базы на минус питания, подобно резистору R9 для транзистора VT3.
Исправляем схему и получаем исправленный вариант, в котором добавлен резистор R10:
Данный вариант схемы проверен на собственном опыте и откатан на нескольких автомобилях. Всё работает как часики. Спасибо автору схемы за хорошее устройство, дешовое решение и возможность потренировать мозги smiley
 
На этом всё. Всем пока, до следующей публикации.

 

Google

1 Комментарий

Ну вот, спустя четыре года

Ну вот, спустя четыре года после публикации статьи я получил замечание от пользователя по её содержанию, с которым я не могу не согласиться. Суть в следующем: в показанном мной примере схема может быть работоспособна при удачном сочетании характеристик транзисторов, моё исправление лишь делает работу устройства более стабильней, если можно так выразиться. Это, во-первых. А во-вторых в схеме содержится ещё одна грубая ошибка, которую я не заметил в своё время по недостатку опыта - коллектор VT1 подключен к плюсу питания и в открытом состоянии через него протекает критично большой ток, который должен его просто сжечь, а попутно может и поджарить базу VT2. В моём случае схема продолжает работать, и скорей всего потому, что VT1 находится в открытом состоянии короткий промежуток времени в каждом цикле срабатывания стробоскопа и не успевает перегреться. В этом случае я бы рекомендовал коллектор VT1 отключить от плюса питания и соединить его с коллекторами других транзисторов, так получится составной транзистор с коэффициентом усиления по току равным произведению коэффициентов всех трёх транзисторов. В будущем я подготовлю материал в виде отдельной статьи с подробной схемой и вариантом печатной платы для изготовления.