Пристрій захисту трансівера. Схема, опис

Бувають випадки, коли трансівери виходять з ладу через неправильне підключення до джерела живлення або раптове підвищення напруги. Захистити апаратуру у випадках допоможе пропонований пристрій.

Статистика ремонтів приймальної апаратури показує, що до 30% відмов викликані аваріями з харчування. До типових аварійних ситуацій відносяться перевищення напруги живлення (перенапруга) і недотримання його полярності (переполюсовка). Деякі користувачі умудряються якимось загадково-незрозумілим способом створити ще й поєднання цих ситуацій. Слід особливо наголосити, що вразливість радіостанції різко зростає, якщо застосовується нетиповий (у тому числі саморобний) запобіжник та джерело живлення з невиправдано великим запасом струму.

У таких випадках внутрішній захист трансівера виявляється неефективним і наслідки аварій набувають дуже серйозного, а часом і катастрофічного характеру. Неминуча масова відмова дорогих і дефіцитних компонентів робить відновлення "убитого" трансівера нерентабельним. При аваріях насамперед ушкоджуються різні напівпровідникові прилади – діоди, транзистори, інтегральні мікросхеми. Вони можуть змінитися характеристики, статися пробій чи обрив переходів, термомеханічне руйнація корпусу. Виходять з ладу резистори, моточні вироби, лампи підсвічування. Може відбуватися спучування або вибух оксидних конденсаторів, відшарування та вигоряння друкованих провідників, обвуглювання ділянок плати, деформація деталей із термопластів. Уся колекція відмов взята із практики.

Аварійні ситуації виникають за таких обставин: невмілі дії користувача, випадкова помилка або недбалість підготовленого оператора, умисне заподіяння шкоди сторонньою особою, технічна несправність системи електроживлення. На жаль, від подібних ризиків не застраховано жодного власника радіостанції. Тому виникла ідея розробити пристрій для надійного захисту трансівера при аварійних ситуаціях.

Пристрій блокує подачу живлення радіостанції при надходженні аномальної напруги в інтервалі від -50 до +50 В. Воно має інші корисні властивості, наприклад, не створює падіння напруги в ланцюгу живлення трансівера, а також не вимагає обов'язкового застосування плавкого запобіжника. Що стосується швидкодії захисту, воно не гірше 2 мс і залежить від характеру аварійної ситуації.

Схема пристрою захисту показано на рис. 1.

При надходженні на вхід пристрою напруги позитивної полярності з рівнем менше 10 по ланцюгу VD1R1K1VT1 протікає струм, проте його недостатньо для спрацьовування реле К1. При вхідній напрузі 10... 15 реле спрацьовує і подає живлення на трансівер.

Якщо в процесі роботи напруга перевищить 15, то стабілітрон VD2 почне проводити струм, який відкриє тиристор VS1. Напруга на аноді тиристора впаде, транзистор VT1 закриється і обмотка реле К1 знеструмиться. Оскільки вона нічим не зашунтована, відпускання контактів реле відбудеться за мінімальний час (реально 0,5...2 мс). В результаті трансівер буде відключено від джерела підвищеної напруги. Стабілітрон VD3, застосування якого не обов'язково, зрізає короткий викид, можливий за дуже великої швидкості наростання напруги.

У випадку, якщо аварійно висока напруга надійде на вхід пристрою стрибком від нульового рівня, воно взагалі не потрапить на трансівер, так як електронна "заскочка" VD2VS1VT1 зреагує на кілька порядків швидше, ніж встигне спрацювати реле К1. У разі переполюсовки напруга негативної полярності також не надійде на трансівер, оскільки реле не спрацює завдяки діоду VD1, який буде закритий зворотною напругою.

Після аварійного спрацьовування захисту повернення вихідний стан здійснюється шляхом короткочасного зняття вхідної напруги.

Було виготовлено два варіанти конструктивного виконання пристрою. У першому - деталі пристрою змонтовані всередині корпусу реле К1, як використано реле КУЦ-1 (паспорт РА.362.900) від кольорових телевізорів вітчизняного виробництва. Воно має опір обмотки 560 Ом і спрацьовує при напрузі близько 5 Ст. Габаритні розміри пристрою (45x45x15мм) дозволяють розмістити його всередині трансівера або зовні на кришці.

Дуже зручний і інший варіант – у пластиковому циліндричному контейнері від фотоплівки. Контейнер має діаметр 30 та довжину 50 мм. Готовий виріб заливається епоксидним компаундом і встановлюється у розрив шнура живлення трансівера (аналогічно фільтру від імпульсних перешкод). Тут використано компактніше реле РЭС47 (паспорт РФ4.500.409) з опором обмотки 175 Ом. При цьому резистор R1 повинен мати опір 110 Ом. Підійдуть також будь-які інші реле, що спрацьовують при напрузі 5...6 і здатні комутувати струм не менше 3 А (наприклад, реле серії TRC фірми TTI).

Транзистор VT1 можна замінити струмовими ключами серій КР1014, КР1064 з індексами А, або їх аналогами ZVN2120, VN2410. Замість діода VD1 підійде будь-який інший з прямим струмом не менше 0,3 А і зворотним напругою не менше 400, наприклад, КД209А. Стабілітрон VD2 можна замінити на Д814 чи КС515А. Тиристор VS1 може бути з індексами Е-І, причому бажано використовувати екземпляри, відібрані за максимальною чутливістю.

Налагодження пристрою починають з підбору резистора R1, домагаючись спрацьовування реле при напрузі на вході 9,5...10 В. Потім, повільно і плавно підвищуючи напругу, переконуються, що відпускає реле при 14,5...15 В. Якщо потрібно, то напругу відсічення можна змінити підбором стабілітрона VD2.

Автор провів випробування Сі-Бі трансівера ALAN-78 PLUS, оснащеного пропонованим пристроєм захисту. Процедура випробувань імітувала серію найнебезпечніших аварійних ситуацій, а саме, комбінацію переполюсування та перенапруги. Крім цього, навмисно вводився фактор посилення аварії - замість штатного запобіжника номіналом 2 А була встановлена ​​перемичка з товстого проводу. У звичайних умовах така, можна сказати, "свавілля" гарантує велике і необоротне руйнування електронних елементів будь-якого трансівера.

У ході випробувань апарат багаторазово підключався до джерел струму (блоки живлення PS-30, Б5-48, Б5-71, трансформатор ОСМ-220/36), які мали наступні параметри: -13,8 В (32 А); В (10 А); -16 В (10 А); + 30 В (10 А); -30 (10 А); -36 (50 Гц, 5 А); +50 (2 А); -50 В (2 А). Подача на трансівер кожної випробувальної напруги здійснювалася автоматично за допомогою програмного пристрою, що працює за циклограмою, відображеною в таблиці.

Розширений режим випробувань дозволив моделювати аварійні ситуації різної тривалості та принагідно перевірити стійкість захисту до перехідних процесів. Якщо кожен факт подачі на трансівер аномальної напруги розглядати як аварійну ситуацію, то неважко підрахувати, що їх сумарне число склало 688. Проте настільки руйнівний вплив не завдало радіостанції жодної шкоди. При контрольній подачі номінальної напруги (+13,2) апарат включився і показав повну працездатність. Такий результат випробувань свідчить про надійність пристрою та дозволяє віднести його до категорії "захисту від дурня".

Якщо дещо ускладнити пристрій, воно може забезпечити додатково захист струму споживання і від аварійного підвищення ВЧ напруги на колекторі вихідного транзистора передавача. Таке підвищення можливе при неузгодженні антенно-фідерного тракту або порушення вихідного каскаду.

Схема цього варіанта зображено на рис. 2.

Захист струму (перевантаження і коротке замикання) здійснюється за допомогою геркона SF1 з котушкою L1, що розташована на ньому. При збільшенні струму, споживаного трансівером, вище встановленого значення, електромагнітне поле котушки стає достатнім для замикання контакту магнітокерованого.

Оскільки геркон включений паралельно стабілітрону VD2, відбувається аварійне відключення пристрою аналогічно ситуації з перенапругою. Елементи VT2, С1, R4, VD4 формують зону тимчасової нечутливості захисту до кидка струму, що у момент включення трансивера. Для радіостанції ALAN-78PLUS цей час дорівнює 22 мс і може коригуватися підбором конденсатора С1.

Під час роботи з пристроєм (мал. 2) необхідно спочатку увімкнути трансівер, а потім тумблер SA1.

Настроювання струмового захисту на рівень 2...3 А зводиться до підбору числа витків котушки L1, що складається з 4-8 витків дроту ПЕЛ 0,5 (грубо) і переміщення її по геркону (точно) з подальшим фіксуванням термоплавким клеєм.

При неузгодженому навантаженні (наприклад, обрив в антенно-фідерному тракті) ВЧ напруга на колекторі вихідного транзистора передавача збільшується, що загрожує пробою його переходів. Однак у цьому випадку стабілітрон VD5 починає проводити струм, який відкриває транзистор VT3. Позитивна напруга колектора транзистора надходить на керуючий електрод тиристора VS1. Потім пристрій вимикається аналогічно до інших аварійних ситуацій.

Резистор R7 підбирають таким чином, щоб трансівер вимикався під час роботи передавача на еквівалент антени 150 Ом, що відповідає КСВ-3.

Емітерний перехід транзистора VT2 (див. рис. 2) необхідно зашунтувати резистором опором близько 10 кОм.

Трапляються випадки, коли трансівери виходять з ладу через неправильне підключення до джерела живлення або раптове підвищення напруги. Захистити апаратуру у випадках допоможе пропонований пристрій.

Статистика ремонтів приймальної апаратури показує, що до 30% відмов викликані аваріями з харчування. До типових аварійних ситуацій відносяться перевищення напруги живлення (перенапруга) і недотримання його полярності (переполюсовка). Деякі користувачі умудряються якимось загадково-незрозумілим способом створити ще й поєднання цих ситуацій. Слід особливо наголосити, що вразливість радіостанції різко зростає, якщо застосовується нетиповий (у тому числі саморобний) запобіжник та джерело живлення з невиправдано великим запасом струму.

У таких випадках внутрішній захист трансівера виявляється неефективним і наслідки аварій набувають дуже серйозного, а часом і катастрофічного характеру. Неминуча масова відмова дорогих і дефіцитних компонентів робить відновлення "убитого" трансівера нерентабельним. При аваріях

Аварійні ситуації виникають за таких обставин: невмілі дії користувача, випадкова помилка або недбалість підготовленого оператора, умисне заподіяння шкоди сторонньою особою, технічна несправність системи електроживлення. На жаль, від подібних ризиків не застраховано жодного власника радіостанції. Тому виникла ідея розробити пристрій для надійного захисту трансівера при аварійних ситуаціях.

Пристрій блокує подачу живлення радіостанції при надходженні аномальної напруги в інтервалі від -50 до +50 В. Воно має інші корисні властивості, наприклад, не створює падіння напруги в ланцюгу живлення трансівера, а також не вимагає обов'язкового застосування плавкого запобіжника. Що стосується швидкодії захисту, воно не гірше 2 мс і залежить від характеру аварійної ситуації.

Схема пристрою захисту показано на рис. 1.

При надходженні на вхід пристрою напруги позитивної полярності з рівнем менше 10В ланцюга VD1R1K1VT1 протікає струм, проте його недостатньо для спрацьовування реле К1.

При вхідній напрузі 10... 15В реле спрацьовує та подає живлення на трансівер.

Якщо процесі роботи напруга перевищить 15В, то стабилитрон VD2 почне проводити струм, який відкриє тиристор VS1. Напруга на аноді тиристора впаде, транзистор VT1 закриється і обмотка реле К1 знеструмиться.

Оскільки вона нічим не зашунтована, відпускання контактів реле відбудеться за мінімальний час (реально 0.5...2 мс). В результаті трансівер буде відключено від джерела підвищеної напруги.

Стабілітрон VD3, застосування якого не обов'язково, зрізає короткий викид, можливий за дуже великої швидкості наростання напруги.

У випадку, якщо аварійно висока напруга надійде на вхід пристрою стрибком від нульового рівня, воно взагалі не потрапить на трансівер, так як електронна "заскочка" VD2VS1VT1 зреагує на кілька порядків швидше, ніж встигне спрацювати реле К1. У разі переполюсовки напруга негативної полярності також не надійде на трансівер, оскільки реле не спрацює завдяки діоду VD1, який буде закритий зворотною напругою.

Після аварійного спрацьовування захисту повернення вихідний стан здійснюється шляхом короткочасного зняття вхідної напруги.

Було виготовлено два варіанти конструктивного виконання пристрою. У першому - деталі пристрою змонтовані всередині корпусу реле К1, як використано реле КУЦ-1

(Паспорт РА.362.900) від кольорових телевізорів вітчизняного виробництва. Воно має опір обмотки 560 Ом і спрацьовує при напрузі близько 5 Ст. Габаритні розміри пристрою (45x45x15мм) дозволяють розмістити його всередині трансівера або зовні на кришці.

Дуже зручний і інший варіант у пластиковому циліндричному контейнері від фотоплівки. Контейнер має діаметр 30 та довжину 50 мм. Готовий виріб заливається епоксидним компаундом і встановлюється у розрив шнура живлення трансівера (аналогічно фільтру від імпульсних перешкод). Тут використано компактніше реле РЭС47 (паспорт РФ4.500.409) з опором обмотки 175 Ом. При цьому резистор R1 повинен мати опір 110 Ом. Підійдуть також будь-які інші реле, що спрацьовують при напрузі 5...6В та здатні комутувати струм не менше 3А (наприклад, реле серії TRC фірми TTI).

Транзистор VT1 можна замінити струмовими ключами серій КР1014, КР1064 з індексами А, або їх аналогами ZVN2120, VN2410. Замість діода VD1 підійде будь-який інший з прямим струмом не менше 0,3А і зворотним напругою не менше 400, наприклад, КД209А. Стабілітрон VD2 можна замінити на Д814 чи КС515А. Тиристор VS1 може бути з індексами Е-І, причому бажано використовувати екземпляри, відібрані за максимальною чутливістю.

Налагодження пристрою починають із підбору резистора R1. досягаючи спрацьовування реле при напрузі на вході 9,5...10 В. Потім, повільно і плавно підвищуючи напругу, переконуються, що реле відпускає при 14,5...15 В. Якщо потрібно, то напругу відсічення можна змінити підбором стабілітрона VD2 .

Автор провів випробування Сі-Бі трансівера ALAN-78 PLUS, оснащеного пропонованим пристроєм захисту. Процедура випробувань імітувала серію найнебезпечніших аварійних ситуацій, а саме, комбінацію переполюсування та перенапруги. Крім цього, навмисно вводився фактор посилення аварії – замість штатного плавкого запобіжника номіналом 2А було встановлено перемичку з товстого дроту. У звичайних умовах така, можна сказати, "свавілля" гарантує велике і необоротне руйнування електронних елементів будь-якого трансівера.

В ході випробувань апарат багаторазово підключався до джерел струму (блоки живлення PS-30, Б5-48, Б5-71, трансформатор ОСМ-220/36), які мали наступні параметри: -13,8В (32 А); ​​+16 В (10 А); -16 В (10 А); + 30 В (10 А); -30 (10 А); -36 (50 Гц, 5 А); +50 (2 А);

Подача на трансівер кожної випробувальної напруги здійснювалася автоматично за допомогою програмного пристрою, що працює за циклограмою, відображеною в таблиці.

Розширений режим випробувань дозволив моделювати аварійні ситуації різної тривалості та принагідно перевірити стійкість захисту до перехідних процесів.

Якщо кожен факт подачі на трансівер аномальної напруги розглядати як аварійну ситуацію, то неважко підрахувати, що їхня сумарна кількість склала 688. Проте

При контрольній подачі номінальної напруги (+13,2) апарат включився і показав повну працездатність. Такий результат випробувань свідчить про надійність пристрою та дозволяє віднести його до категорії "захисту від дурня".

Якщо дещо ускладнити пристрій, воно може забезпечити додатково захист струму споживання і від аварійного підвищення ВЧ напруги на колекторі вихідного транзистора передавача. Таке підвищення можливе при неузгодженні антенно-фідерного тракту або порушення вихідного каскаду.

Схема цього варіанта зображено на рис. 2.

Захист струму (перевантаження і коротке замикання) здійснюється за допомогою геркона SF1 з котушкою L1, що розташована на ньому.

При збільшенні струму, споживаного трансівером, вище встановленого значення електромагнітне поле котушки стає достатнім для замикання магніто керованого контакту.

Оскільки геркон включений паралельно стабілітрону VD2, відбувається аварійне відключення пристрою аналогічно ситуації з перенапругою.

Елементи VT2: C1. R4, VD4 формують зону тимчасової нечутливості захисту до кидка струму, що виникає в момент включення трансівера.

Для радіостанції ALAN-78PLUS цей час дорівнює 22 мс і може коригуватися підбором конденсатора С1. Під час роботи з пристроєм (мал. 2) необхідно спочатку увімкнути трансівер, а потім тумблер SA1.

Настроювання струмового захисту на рівень 2

При неузгодженому навантаженні (наприклад, обрив в антенно-фідерному тракті) ВЧ напруга на колекторі вихідного транзистора передавача збільшується, що загрожує пробою його переходів. Однак у цьому випадку стабілітрон VD5 починає про-

водити струм, який відкриває транзистор VT3. Позитивна напруга колектора транзистора надходить на керуючий електрод тиристора VS1. Потім пристрій вимикається аналогічно до інших аварійних ситуацій.

Резистор R7 підбирають таким чином, щоб трансівер вимикався під час роботи передавача на еквівалент антени 150 Ом, що відповідає КСВ-3.

Емітерний перехід транзистора VT2 (див. рис. 2) необхідно зашунтувати резистором опором близько 10 кОм.