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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 신호 중재자. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 수학과 전자공학의 공통점은 무엇이라고 생각합니까? 디지털 기술에 익숙한 독자라면 아마도 부울 대수학의 수학적 법칙이 논리 회로 작동의 기초가 된다는 것을 기억할 것입니다. 그러나 그게 다가 아닙니다. 수학과 전자 공학 모두에서 그들은 종종 비교와 같은 개념으로 작동한다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 수치를 서로 비교해야 한다면 전자공학에서는 전기적 신호의 비교가 있다. 이러한 작업을 수행하기 위해 비교기라는 특수 장치도 만들어졌습니다. 비교기가 우리에게 이미 친숙한 트리거의 가까운 "친척"이라는 것이 궁금합니다. 그들의 유사점은 무엇입니까? 첫째, 이러한 장치의 출력 정보는 높음과 낮음의 두 가지 논리 수준으로만 인코딩됩니다. 둘째, 둘 다 입력에서 특정 신호 조합이 있는 경우에만 하나의 논리 상태에서 다른 논리 상태로 전환합니다. 비교기는 어떻게 배열되며 작동 원리는 무엇입니까? 예를 들어 달리기와 같은 육상 스포츠 경기를 상상해 봅시다. 선수가 결승선에 도달한 후 그의 결과는 해당 거리의 기록 시간과 비교됩니다. 주자가 세계 기록을 초과하지 못한 경우 "기록이 유효하다"고 말합니다. 그러나 선수가 거리를 커버한 시간이 기록보다 적은 것으로 판명되면 주자는 이제 기록 보유자가 되고 그의 결과는 이제 모든 스포츠 참고서에 이전 결과 대신 최고로 입력됩니다. 성취. 예를 들어 간단한 비교기의 작동에서 유사한 상황을 볼 수 있습니다. 이 장치에는 두 개의 입력과 하나의 출력이 있습니다. 입력 중 하나는 시간이 지나도 변하지 않는 전압 또는 전류, 소위 기준 신호와 함께 가장 자주 공급됩니다. 레벨을 알 수 없는 신호와 비교합니다. 손전등의 배터리 전압을 비교기의 기준 입력에 적용되는 고정 전압과 일치시키고 싶다고 가정합니다. 배터리가 심하게 방전되고 전압이 기준보다 낮으면 비교기 출력에 변화가 없습니다. 그러나 배터리 전위가 기준 전압을 초과하면 비교기가 전환되고 원본과 다른 신호가 출력에 나타납니다. 달리기 대회와의 비유가 그 자체를 정당화한다는 것이 사실이 아닙니까? 스스로 판단하십시오. 입력 신호가 기준 신호보다 작습니다(러너 시간이 기록보다 나쁨) - 비교기의 논리 상태가 변경되지 않습니다(가장 높은 성과는 동일하게 유지됨). 입력 신호가 기준 신호를 초과합니다(선수의 결과가 세계 성취도보다 우수함) - 비교기의 논리 상태가 반대로 변경됩니다(기록이 높아짐). 따라서 비교기는 신호의 어느 수준이 큰 것으로 판명되었는지 결정하는 중재자 역할을 그대로 수행한다고 말할 수 있습니다. 한 가지 유형의 비교기 작동 원리를 소개했습니다. 사실, 다른 방식으로 다른 더 많은 것들이 있습니다. 예를 들어 비교기는 엔지니어링에서 자주 사용되며 지속적으로 변화하는 두 신호를 비교할 수 있습니다. 이러한 장치는 입력 신호의 레벨이 일치할 때 하나의 논리 상태에서 다른 논리 상태로 전환합니다. 입력 신호가 일치할 때 짧은 단일 펄스 또는 입력 신호의 극성이 일치하는 순간에 작동하는 일련의 특정 수의 펄스를 생성하는 비교기가 있습니다. 비교기는 많은 전자 분야에서 사용됩니다. 그러나 "활동"의 가장 중요한 영역은 아날로그 신호를 논리로 변환하는 작업을 기반으로 하는 장치입니다. 다음은 가장 간단한 예인 디지털 전압계입니다. 주요 노드 중 하나는 펄스 발생기의 작동을 제어하는 비교기입니다. 저전압 주 전원 공급 장치의 출력 전압을 결정한다고 가정해 봅시다. 이 경우 측정 장치는 어떻게 작동합니까? 전원의 전압은 비교기의 한 입력에 적용되고 두 번째로 선형으로 변경됩니다. 동일해질 때까지 생성기는 펄스를 생성합니다. 비교기 입력의 전압이 일치하는 순간 전환되고 생성이 중지됩니다. 펄스는 전압계 카운터에 의해 합산되고 측정 결과가 디스플레이에 나타납니다. 장치의 생성기는 비교기가 전환될 때까지 생성된 펄스의 수가 예를 들어 XNUMX분의 XNUMX 또는 XNUMX분의 XNUMX 볼트의 정확도로 측정된 전압의 수치와 일치하도록 구성됩니다. 위에서 비교기가 아날로그 및 디지털 장치의 속성을 성공적으로 결합했으며 주요 목적은 신호 변환이라는 결론을 쉽게 내릴 수 있습니다. 연산 증폭기에 간단한 비교기를 조립할 수 있습니다. 이러한 장치의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다.
제한 저항 R1을 통해 연산 증폭기의 반전 입력에 기준 전압이 적용됩니다. 비반전 입력이 역할을 합니다. 자질. 신호는 제한 저항 R2를 통해 공급됩니다. 연산 증폭기를 비교기로 전환하기 위해 저항 R3으로 구성된 피드백 회로가 회로에 도입됩니다. 이러한 장치의 작동 원리는 간단합니다. 초기 상태에서 연산 증폭기 출력의 전압은 XNUMX입니다. 비교기의 측정 입력에 기준 전압보다 작은 전압이 가해지면 연산 증폭기의 상태가 변경되지 않습니다. 장치의 측정 입력 전압이 기준을 초과하면 출력 전압이 증가하기 시작합니다. 피드백 회로를 통해 측정 입력으로 이동하여 입력 전류가 증가합니다. 결과적으로 출력 전압이 더욱 증가합니다. 요컨대 프로세스가 눈사태가 되고 연산 증폭기 출력의 전압이 갑자기 최대 수준으로 증가합니다. 따라서 비교기는 "XNUMX" 상태에서 "단일" 상태로 전환됩니다. 모든 것이 매우 간단하지 않습니까? 글쎄, 이제 우리는 비교기의 장치와 작동 원리에 대해 알게되었으므로 실제 적용을 진행할 수 있습니다. 이를 위해 간단한 전자 게임을 조립하는 것이 좋습니다. 상대방이 다른 사람의 행동을 추측하는 것을 기반으로 합니다. 두 사람이 대회에 참가합니다. 따라서 전면 패널에 표시등, 누름 버튼 스위치, 토글 스위치, 전압계와 같은 전기 측정 장치가 있는 작은 상자를 상상해 보십시오. 메인 블록입니다. 레귤레이터가 장착된 두 개의 리모콘에 연결됩니다. 역할을 분배하면 참가자가 게임을 시작합니다. 그것은 운전자가 리모콘을 잡고 조정기를 임의의 각도로 돌린다는 사실에서 시작됩니다 (자유 놀이 제한 내에서). 두 번째 플레이어는 이러한 작업을 볼 수 없습니다. 그의 임무는 상대방의 움직임을 가능한 한 정확하게 반복하는 것입니다. 세 번의 시도가 있다고 가정 해 봅시다. 추측하는 사람은 리모콘을 잡고 손잡이를 원하는 각도로 돌립니다. 그런 다음 그는 버튼을 누르고 자신의 움직임을 평가합니다. 표시등이 켜지면 손잡이를 충분히 돌리지 않은 것입니다. 표시등이 없으면 레귤레이터가 필요 이상으로 회전했음을 나타냅니다. 또한 추측자는 그에게 무엇을 결정합니다. 지금 실행 - 노브를 앞으로(표시기가 켜져 있는 경우) 돌리거나 뒤로(표시기가 꺼져 있는 경우) 돌리십시오. 한 번 더 시도한 후 다시 버튼을 누르고 표시기 상태에 따라 두 번째 동작을 평가합니다. 그런 다음 손잡이를 세 번 돌리고 이제 토글 스위치를 켭니다. 이 경우 전압계는 게임의 최종 결과를 증명합니다. 화살표가 XNUMX에 남아 있으면 추측하는 사람이 "상대방의 움직임을 절대적으로 정확하게 계산했습니다. 원래 위치에서 벗어난 경우 드라이버의 의도가 해결되지 않은 상태로 남아 있습니다. 전압계 바늘의 편차가 클수록 드라이버가 더 큰 이점을 얻습니다. . device 당연히 우리의 경우 볼트가 아니라 일부 기존 단위입니다. 주기적으로 역할을 변경하여 플레이어는 서로 경쟁할 수 있으며 누가 직관적 감각을 발전시켰는지 비교할 수 있습니다. 더 나은. 대회에 참가하고 싶은 사람이 많으면 라운드 로빈 방식으로 진행하고 결과표를 작성해 우승자를 결정할 수 있다. 한마디로, 이 슬롯 머신을 사용하기 위한 많은 옵션을 찾을 수 있으며, 가장 중요한 것은 약간의 상상력과 허구를 보여주는 것입니다. 이 장치에는 특이성이 있습니다. 엄격한 수학적 언어로 그 값이 모듈로, 즉 차이의 부호를 고려하지 않고 취해진 최종 결과를 보여줍니다. 그것을 정의하기 위해; 추가 버튼을 눌러야 합니다. 표시등이 켜지지 않으면 두 번째 플레이어가 버스트되었음을 의미합니다. 표시등이 켜지면 추측한 사람이 상대방의 결과에 "도달하지 못했다"는 의미입니다. 따라서 게임의 규칙을 이해하면 슬롯 머신의 내용을 알 수 있습니다. 도식 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다.
예상대로 이러한 장치의 "핵심"은 비교기입니다. 연산 증폭기 DA1에서 우리에게 이미 친숙한 방식에 따라 조립됩니다. 저항 R4, R5 및 R10은 마이크로 회로의 입력 및 출력 전류를 제한하여 과부하로부터 보호하고 R8은 피드백 회로를 형성합니다. 표시기로 SB1 버튼으로 켜지는 HL1 LED가 사용됩니다. 측정 장치의 역할은 정류기 브리지 VD1-VD1의 대각선에 설치된 DC 전압계 PV4에 의해 수행됩니다. 암은 비교기의 입력 사이에 차례로 연결됩니다. 전압계의 측정 회로는 SA1 토글 스위치로 전환됩니다. 저항 R1, R3, R7 및 R2, R6, R9는 두 개의 제어 전압 분배기를 형성합니다. 이 경우 가변 저항 R3 및 R6은 콘솔에 설치된 조정기의 기능을 수행합니다. 슬롯 머신은 어떻게 작동합니까? 운전자가 첫 번째 리모콘을 가져와 가변 저항 R3을 중간 위치로 설정했다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 회로에 따른 상단 분배기의 전압은 비교기의 기준 입력 (op-amp의 반전 입력)과 동시에 정류기 브리지의 다이오드 VD3, VD4로 이동합니다. 이제 추측이 시작됩니다. 그는 리모콘을 잡고 가변 저항 R6을 돌립니다. 결과적으로 회로에 따른 하위 분배기의 전압은 비교기의 측정 입력 (연산 증폭기의 비 반전 입력)과 동시에 다이오드 VD1, VD2에 공급됩니다. DA10의 핀 1의 전압 레벨이 핀 9보다 낮으면 연산 증폭기는 "1" 상태가 됩니다. SB1 버튼을 누르면 플레이어는 HLXNUMX 표시등의 빛으로 이를 확신합니다. 비교기 측정 입력의 전압이 기준 입력의 전압을 초과하면 연산 증폭기가 반대 상태로 전환되고 출력에 논리 장치가 나타납니다. LED가 켜지지 않습니다. 연산 증폭기의 스위칭은 측정된 전압이 기준 전압을 약 0,3V 초과할 때 발생한다는 점에 유의해야 합니다. H3은 계속 타오릅니다. 게임에 참여할 때 잊지 마세요. 두 번째 플레이어의 모든 시도가 소진되면 BA1 토글 스위치를 켭니다. 비교기의 두 와이어의 전압 레벨이 완전히 동일하면 이미 말했듯이 전압계 바늘은 눈금의 1 표시에 남아 있습니다. 입력 중 하나의 전압이 다른 입력의 전압을 초과하면 바늘이 1에서 벗어나 입력 전압의 차이를 보여줍니다. 장치가 정류기 브리지의 대각선에 포함되어 있기 때문에 연산 증폭기의 어느 입력이 더 높은 전압 레벨을 갖는지는 중요하지 않습니다. 전압계의 전압 극성은 항상 동일합니다. 당연히 장치의 화살표도 한 방향으로만 빗나갑니다. 이미 제안한 것처럼 게임이 끝날 때 누구의 리모콘으로 노브를 더 돌리는지 확인하려면 BVXNUMX 버튼을 누르고 HLXNUMX 표시기의 상태에 따라 최종 결론을 내릴 수 있습니다. 게임 머신은 소위 인공 중간 지점이 있는 네트워크 안정화 소스로 구동됩니다(그림 3).
K140UD1B 칩을 설계에 사용하는 경우 전원의 출력 전압은 12V이어야 합니다. K140UD14 IC를 사용하는 경우 전압을 9V로 낮추어야 합니다. 후자의 경우 제너 다이오드의 브랜드가 표시됩니다. 다이어그램의 괄호 안에. 게임기 제조는 그림 4에 표시된 회로 기판으로 시작됩니다. 두께 1-2mm, 크기 35x30mm의 호일 코팅된 getinax 또는 유리 섬유 시트로 만드는 것이 가장 좋습니다.
한쪽 끝에서 Ø 3 mm의 고정 구멍 75개를 뚫습니다. 전원 공급 장치의 요소는 동일한 호일 재질로 만들어진 30x5mm 크기의 회로 기판에 배치됩니다(그림 XNUMX). 트랜지스터에는 방열판이 필요하지 않습니다.
세부 사항에 대해. 연산 증폭기 - K140UD1B 또는 K140UD1 A. 트랜지스터 - KT601 시리즈 - KT603, KT801, KTV05, KT815, KT817, KT819. 12V 전압의 전원 공급 장치의 경우 제너 다이오드 D811, D813, D814G, D814D 또는 KS211이 적합합니다. 공급 전압을 9V로 줄여야 하는 경우 제너 다이오드 D809, D810, D818A-D818G, D814B 또는 D814V를 사용할 수 있습니다. 다이오드 - Uy4 - D2, D7, D9, D1V, D20, D206, D220, D223, D226, D237 시리즈 중 하나. 정류기 장치 - 임의의 문자 인덱스 또는 브리지 회로에 연결된 405개의 중간 전력 다이오드가 있는 KTs102. LED 브랜드 AL 307 또는 AL5. DC 전압계 - 측정 한계가 6-1V입니다. 이것이 발견되지 않으면 필요한 저항의 직렬 연결된 제한 저항이 있는 밀리암미터를 측정 장치로 사용할 수 있습니다. 커패시터 C50 - K6-50 또는 K16-2, C3 및 C50 - K24-12. 고정 및 가변 저항 - 모든 브랜드. 네트워크 변압기는 18차 권선 전압이 1-2V인 저전력입니다. H2-3 램프는 MN-0,5 또는 MN-1 브랜드입니다. 토글 스위치 및 푸시 버튼 스위치 - 모든 유형. 퓨즈는 XNUMXA 이하의 전류용으로 설계되어야 합니다. ХРXNUMX - 표준 전원 플러그. 게임기의 외관은 그림 6에 나와 있습니다. 케이스는 플라스틱, 합판 또는 알루미늄으로 만들 수 있습니다. 예를 들어 스레드 아래의 플라스틱 상자와 같은 기성품도 적합합니다. 장치의 전면 패널에서 측정 장치, 토글 스위치, 푸시 버튼 스위치, LED 및 네온 램프를 고정하십시오. 측면 벽 중 하나에 퓨즈 홀더를 설치합니다. 컨트롤 근처에 적절한 표시를 적용합니다. 회로 기판과 전원 변압기를 케이스 바닥에 장착합니다. 네온 핀 중 하나에 저항 R11을 직접 납땜하십시오. 얇고 절연된 연선으로 필요한 모든 연결을 만드십시오.
케이스 후면 벽에 세 개의 구멍을 뚫습니다. 하나는 네트워크 케이블용이고 나머지 두 개는 장치와 리모컨을 연결하는 코드용입니다. 일반 비누 접시가 케이스로 적합합니다. 장식용 손잡이가 있는 가변 저항을 제공하십시오. 편의성을 높이기 위해 각 조정기 주위에 여러 레이블을 적용할 수 있습니다. 작업을 계산할 때 탐색하기가 더 쉽습니다. 슬롯 머신은 조정이 필요하지 않습니다. 설치에 실수를 하지 않고 서비스 가능한 부품을 사용했다면 성능을 확신할 수 있습니다. 저자: V. Yantsev
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