Александр Соколов, г. Москва
Бывают случаи, когда трансиверы выходят из строя из-за неправильного подключения к источнику питания или внезапного повышения напряжения. Защитить аппаратуру в этих случаях поможет предлагаемое устройство.
Статистика ремонтов приемопередающей аппаратуры показывает, что до 30 % отказов вызваны авариями по питанию. К числу типичных аварийных ситуаций относятся превышение питающего напряжения (перенапряжение) и несоблюдение его полярности (переполюсовка). Некоторые пользователи умудряются каким-то загадочно-непонятным способом сотворить еще и сочетание этих ситуаций. Следует особо подчеркнуть, что уязвимость радиостанции резко возрастает, если применяется нетиповой (в том числе самодельный) предохранитель и источник питания с неоправданно большим запасом по току.
В таких случаях внутренняя защита трансивера оказывается неэффективной и последствия аварий принимают весьма серьезный, а порой и катастрофический характер. Неизбежный массовый отказ дорогостоящих и дефицитных компонентов делает восстановление "убитого"трансивера нерентабельным. При авариях прежде всего повреждаются различные полупроводниковые приборы — диоды, транзисторы, интегральные микросхемы. У них могут измениться характеристики, произойти пробой или обрыв переходов, термомеханическое разрушение корпуса. Выходят из строя резисторы, моточные изделия, лампы подсветки. Может происходить вспучивание или взрыв оксидных конденсаторов, отслоение и выгорание печатных проводников, обугливание участков платы, деформация деталей из термопластов. Вся коллекция отказов взята из практики.
Аварийные ситуации возникают при следующих обстоятельствах неумелые действия начинающего пользователя, случайная ошибка или небрежность подготовленного оператора, умышленное причинение вреда посторонним лицом, техническая неисправность системы электропитания. К сожалению, от подобных рисков не застрахован ни один владелец радиостанции. Поэтому возникла идея разработать устройство для надежной защиты трансивера при аварийных ситуациях.
Устройство блокирует подачу питания радиостанции при поступлении аномального напряжения в интервале от -50 до +50 В. Оно обладает и другими полезными свойствами, например, не создает падения напряжения в цепи питания трансивера, а также не требует обязательного применения плавкого предохранителя. Что касается быстродействия защиты, то оно не хуже 2 мс и зависит от характера аварийной ситуации.
Схема устройства защиты показана на рис.1 При поступлении на вход устройства напряжения положительной полярности с уровнем менее 10 В по цепи VD1R1K1VT1 протекает ток, однако его недостаточно для срабатывания реле К1. При входном напряжении 10 15В реле срабатывает и подает питание на трансивер.
Если в процессе работы напряжение превысит 15 В, то стабилитрон VD2 начнет проводить ток, который откроет тиристор\/S1. Напряжение на аноде тиристора упадет, транзистор VT1 закроется и обмотка реле К1 обесточится. Поскольку она ничем не зашунтирована, то отпускание контактов реле произойдет за минимальное время (реально 0,5 2 мс). В результате трансивер будет отключен от источника повышенного напряжения. Стабилитрон VD3, применение которого не обязательно, срезает короткий выброс, возможный при очень большой скорости нарастания напряжения.
В случае, если аварийно высокое напряжение поступит на вход устройства скачком от нулевого уровня, то оно вообще не попадет на трансивер, так как электронная "защелка" VD2VS1VT1 среагирует на несколько порядков быстрее, чем успеет сработать реле К1. В случае переполюсовки напряжение отрицательной полярности также не поступит на трансивер, поскольку реле не сработает благодаря диоду VD1, который будет закрыт обратным напряжением.
После аварийного срабатывания защиты возвращение в исходное состояние осуществляется путем кратковременного снятия входного напряжения.
Было изготовлено два варианта конструктивного исполнения устройства. В первом — детали устройства смонтированы внутри корпуса реле К1, в качестве которого использовано реле КУЦ-1 (паспорт РА 362 900) от цветных телевизоров отечественного производства.
Оно имеет сопротивление обмотки 560 Ом и срабатывает при напряжении около 5 В. Габаритные размеры устройства (45х45х15мм) позволяют разместить его внутри трансивера либо снаружи на крышке.
Очень удобен и другой вариант — в пластиковом цилиндрическом контейнере от фотопленки. Контейнер имеет диаметр 30 и длину 50 мм. Готовое изделие заливается эпоксидным компаундом и устанавливается в разрыв шнура питания трансивера (аналогично фильтру от импульсных помех). Здесь использовано более компактное реле РЭС47 (паспорт РФ4 500 409) с сопротивлением обмотки 175 Ом. При этом резистор R1 должен иметь сопротивление 110 Ом. Подойдут также любые другие реле, срабатывающие при напряжении 5...6 В и способные коммутировать ток не менее 3 А (например, реле серии TRC фирмы TTI)
Транзистор VT1 можно заменить токовыми ключами серий КР1014, КР1064 с индексами А В или их аналогами ZVN2120, VN2410. Вместо диода VD1 подойдет любой другой с прямым током не менее 0,3 А и обратным напряжением не менее 400 В, например КД209А. Стабилитрон VD2 можно заменить на Д814или КС515А. Тиристор VS1 может быть с индексами Е—И, причем желательно использовать экземпляры отобранные по максимальной чувствительности.
Налаживание устройства начинают с подбора резистора R1, добиваясь срабатывания реле при напряжении на входе 9,5 10 В. Затем медленно и плавно повышая напряжение, убеждаются, что реле отпускает при 14,5...15В. Если потребуется, то напряжение отсечки можно изменить подбором стабилитрона VD2.
Автор провел испытания Си-Би трансивера ALAN-78 PLUS, оснащенного предлагаемым устройством защиты. Процедура испытаний имитировала серию наиболее опасных аварийных ситуаций, а именно, комбинацию переполюсовки и перенапряжения. Кроме этого, намеренно вводился фактор усугубления аварии — вместо штатного плавкого предохранителя номиналом 2 А была установлена перемычка из толстого провода. В обычных условиях такой, можно сказать, "беспредел" гарантирует обширное и необратимое разрушение электронных элементов любого трансивера.
В ходе испытаний аппарат многократно подключался к источникам тока (блоки питания PS-30, Б5-48 Б5-71 трансформатор ОСМ-220/36 В), которые имели следующие параметры -13,8 В (32 А), +16 В (10 А), -16 В (10А) +30 В (10 А), -30 В (10 А), -36 В (50 Гц 5 А), +50 В (2 А), -50 В (2 А). Подача на трансивер каждого испытательного напряжения осуществлялась автоматически с помощью программного устройства, работающего по циклограмме, отображенной в таблице.
