В статье описывается устройство автоматики для выходного каскада связного передатчика.
В усилителях мощности (далее — УМ) применяют различные секвенсоры — формирователи временных задержек для переключения электромагнитных реле. Для чего это делается? Например, при переключении антенного реле, когда размыкаются контакты, и в этот момент через его контакты с выхода УМ в антенну передается не малая мощность, между контактами каждый раз зажигается дуга, контакты при этом подгорают, сокращается срок службы реле. Поэтому переключать антенное реле необходимо без проходящей мощности через контакты. Задача секвенсора задержать включение входного реле и реле смещения УМ при переходе на передачу, чтобы антенное реле успело переключиться.
Усилитель мощности на ГУ-81М
В УМ на лампе ГУ-81М в качестве антенного использовано реле типа ТКЕ54ПД1, в котором четыре группы контактов запараллелены. В таком варианте использования, реле выдерживает 500…700 Вт, без проходящей мощности в момент переключения контактов. За основу секвенсора взята схема блока автоматики из [1], на микросхеме КМОП-серии, где временные задержки сформированы на RC-цепях.
Используя идеи из [2], к секвенсору добавлен «спящий» режим, для экономии электроэнергии в режиме приема. Когда УМ длительное время не используется на передачу, лампа ГУ-81М всё равно потребляет по накалу 120…130 Вт при номинальном напряжении 12,6 В, а это не мало. Для снижения энергопотребления в [3] используется коммутация в цепях вторичной обмотки накального трансформатора. Коммутировать ток в 10 А не хотелось — для этого нужны реле с мощными контактами. Более привлекательной кажется идея из [2], где последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора используется включение мощного резистора, который закорачивается при переходе на передачу, но он тоже рассеивает некоторую мощность. Поэтому вместо мощного резистора лучше применить конденсатор, который имеет реактивное сопротивление переменному току.
Принципиальная схема блока автоматики показана на рис.1, и схема коммутации цепей накала лампы ГУ-81М — на рис.2.
Рис. 1
Секвенсор (рис.1) собран на микросхемах КМОП-серии, DD1 типа К561ЛН2, таймер на DD2 типа К561ЛА7. При включении питания УМ реле об хода K1, К2, смещения КЗ и накала К4 обесточены. Работает мультивибратор на элементах DD2.3 и DD2.4, светодиод VD4 своим миганием индицирует о дежурном режиме УМ. Контакты К4.1 разомкнуты (рис.2), последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора Т1 включены конденсаторы СЗ, С4 с общей емкостью 6 мкФ. Такое включение цепи накала лампы ГУ-81 М позволяет уменьшить токовые перегрузки самой нити накала при включении УМ в сеть, напряжение на нём плавно возрастает от 0 до 6 В примерно за 5 с. Значение емкости этих конденсаторов подобрано экспериментально так, чтобы напряжение накала лампы составило примерно б В. В этом случае, мощность, потребляемая накалом, снижается примерно до 40 Вт. При емкости конденсаторов 4 мкФ напряжение накала составляет примерно 3,5 В.
Рис. 2
К разъему РТТ подключается «педаль» управления режимом прием-передача. При нажатии на «педаль», ее контакты замыкаются, и на выводе 12 микросхемы DD1.1 появляется уровень лог. «1» с напряжением примерно +11 В, через диод VD1 начинается зарядка RC-цепей R2C2, R3C3, R5C4, которая происходит с временной задержкой, определяемой номиналами этих элементов. Сначала зарядится конденсатор С2, затем СЗ, затем С4. В таком же порядке будут переключаться элементы DD1.2, DD1.3 и DD1.5 и подключенные к их выходам через транзисторы VT1-VT3 реле.
Сначала переключится антенное реле К1, потом входное реле К2 и последним реле смещения КЗ, которое откроет лампу УМ. Контакты К3.2 замкнутся и переведут трансивер в режим передачи. Через цепь R14VD3 зарядится конденсатор С5, переключатся элементы DD2.1 и DD1.2, сработает реле К4, которое своими контактами К4.1 (рис.2) замкнет конденсаторы СЗ, С4, напряжение накала увеличится до 12,8 В. При этом светодиод VD4 светит непрерывно, индицируя о рабочем режиме УМ. Через контакты «педали» протекает ток всего 0,8 мА.
При отпускании «педали» ее контакты разомкнутся, и на выводе 12 микросхемы DD1.1 появляется уровень лог. «0», через диод VD2 начинается разряд RC-цепей R4C4, R5C3, R3C2, который закончится с временной задержкой, зависящей от номиналов элементов этих цепей. Сначала переключится реле смещения КЗ, которое закроет лампу УМ, контакты К3.2 разомкнутся и переведут трансивер в режим приема. Потом переключится входное реле К2 и последним антенное реле К1. При этом конденсатор С5 начнет разряжаться через резистор R15. При указанных номиналах элементов R15, С5 на схеме (рис.1) примерно через 10 мин реле отключится К4, контакты К4.1 (рис.2) разомкнутся, конденсаторы СЗ, С4 окажутся подключены последовательно с первичной обмоткой трансформатора Т1, напряжение накала уменьшится до 6 В.
Доработка устройства
В процессе модернизации УМ произошла одна неприятность: при подключении «педали» проскочила искра между штекером и гнездом РТТ. Впоследствии действия статического электричества вышел из строя элемент DD1.1 микросхемы К561ЛН2. Стало понятно, что это наиболее уязвимое место блока автоматики УМ. Решено было отказаться от применения микросхем КМОП-серии по входу РТТ, и часть схемы секвенсора переделано на транзисторы VT9 и VT10 (рис.3). Схема работает аналогичным образом. В связи с тем, что входные сопротивления транзисторных ключей меньше, чем у микросхем КМОП-серий, поэтому были пересмотрены номиналы времязадающих RC-цепей.
Рис. 3
Конструкция и детали
Вместо микросхем серии К561 можно применить ИМС серий К176 и К564.
Транзисторы VT1-VT3, VT7, VT9, VT10 — КТ315, КТ312, КТ503, КТ3102, с любым буквенным индексом. VT4-VT6, VT8 — КТ829, КТ819 с любым буквенным индексом.
Диоды VD1-VD3, VD5, например, КД522, КД510, КД521 с любым буквенным индексом. Диоды VD6-VD9 рассчитаны на прямой ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 100 В, например, КД212Б, КД208Б, КД226Б, 1N4007. Светодиод VD4 желтого цвета установлен на передней панели УМ. Интегральный стабилизатор DA1 на напряжение 12 В типа L7812.
Конденсаторы СЗ и С4 (рис.2) бумажные на напряжение 400 В, например, МБГЧ-1. Можно использовать конденсаторы типа К75-55, которые предназначены для работы в цепях переменного тока 50 Гц, с рабочим напряжением 315 В. Конденсаторы С1 и С2 на напряжение 630 В, их можно заменить конденсаторами типа К75-55 на рабочее напряжение переменного тока 275 В.
Дроссель фильтра питания L1 использован от блока питания компьютерного монитора.
Налаживание устройства
При использовании конденсаторов в качестве балластного сопротивления нужно учесть один момент. Испытывать устройство без подключения лампы VL1 к трансформатору Т1 нежелательно, так как ненагруженный трансформатор Т1 (рис.2) с конденсаторами СЗ и С4 могут образовать паразитный резонансный контур, при этом измерить выходное напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 без подключенного накала лампы не удастся.
После сборки проверяем монтаж на наличие ошибок. Наладка таймера заключается в установ ке времени задержки на переключение реле К4 (рис.1) в дежурный режим после последнего нажатия РТТ изменением номиналов деталей R15, С5.
Литература
- Кузьменко A. (RV4LK). Усилитель мощности с бестрансформаторным питанием // Радио. — 2007. -№11. -С.66.
- Вербицкий Л., Вербицкий М. Спящий режим в усилителе мощности // Радиомир КВ и УКВ. — 2011. — №4. — С.29.
- Федорченко В. (RZ3TI). Усилитель мощности на лампе ГУ-81 М // Радио. — 2013. — №12. — С.53.
Автор: Василий Мельничук, г. Черновцы