Ручка-фонарик
Предлагаемое устройство (осветитель карманный автоматический — ОКА) представляет собой "пишущий прибор" (ручку), дополненную фонариком на светодиоде высокой яркости и размещенную в корпусе маркера. Включение и выключение светодиода осуществляется автоматически при помощи фотореле. Прибор оснащен прижимной скобой для крепления в наружном кармане пиджака, куртки или рабочего комбинезона. Фонарик служит индивидуальным средством локального освещения и предназначен для автоматического включения аварийной подсветки. Автоматическое включение устройства особенно важно, если при пропадании света человек находится вблизи опасных предметов и у него заняты руки (трудно быстро включить ручной фонарик).
Другой вариант применения устройства —встраивание в нагрудный значок для подсветки изображенного на нем символа. Где-нибудь на дискотеке такой значок будет эффектно включаться при выключении общего освещения. В дежурном режиме ОКА весьма экономичен. Он потребляет ток. сопоставимый с током саморазряда источника питания, поэтому отключать питание нужно лишь после скончания пользования прибором.
Осветитель (рис.1) состоит из фотореле, токового ключа и собственно излучателя HL1 (светодиода высокой яркости) Фотореле собрано на элементах R1...R4, DA1, VT1, ключ — на полевом транзисторе VT2. Последовательно с излучателем HL1 включен токоограничительный резистор R5.
При замыкании контактов включателя SA1 подается питание от батареи GB1. Если фототранзистор VT1 освещен, устройство находится в дежурном режиме. Делитель R1-R2 устанавливает на неинвертирующем входе (выводе 3) DA1 опорное напряжение, равное половине напряжения питания. Резистор R3 и переход коллектор-эмиттер Т1 образуют второй делитель напряжения, сигнал со средней точки которого подается на инвертирующий вход (вывод 2) DA1. Падение напряжения на элементах делителя прямо пропорционально их сопротивлениям. Операционный усилитель DA1 включен в режиме компаратора (без резистора обратной связи). Компаратор сравнивает напряжения на своих входах и выдает результат сравнения в виде низкого или высокого уровня напряжения на выходе. Если напряжение на прямом (неинвертирующем) входе больше, чем на инвертирующем, на выходе ОУ напряжение стремится к +Un, наоборот — к потенциалу общего провода (земле).
При освещенном фототранзисторе VT1 сопротивление его перехода коллектор-эмиттер (по сравнению с R3) мало, и почти все напряжение GB1 падает на резисторе R3. Следовательно, на выходе (выводе 6) DA1 напряжение близко к земле. У затемненного 4ютотранзистора сопротивление перехода увеличивается, и напряжение на инвертирующем входе становится меньше 0, 5Un (определяется током через переход VT1). Поэтому на выходе (выводе 6) DA1 напряжение становится близким к напряжению питания и открывает транзистор VT2. Сопротивление канала (исток-сток) VT2 уменьшается до единиц ом, и протекающий через канал ток поступает в нагрузку, т.е. светодиод HL1 ярко светится. Резистор R5 ограничивает протекающий в нагрузке ток до номинального тока HL1 (20 мА). Ключ VT2 открыт до тех пор. пока фототранзистор VT1 затемнен. Резистор R4 задает управляющий ток программируемого ОУ DA1.
Собранное без ошибок и из исправных элементов устройство начинает работать сразу после включения питания. Уменьшить чувствительность о>фотореле можно уменьшением сопротивления R3 до 1 МОм. Подкорректировать ток через светодиод HL1 можно подбором R5. В ОКА применены резисторы ОМЛТ, конденсатор С1 — керамический. KW4. Переключатель SA1 — SMTS-102 (особо миниатюрный) или движковый, например, от старого калькулятора. ОУ — К140УД12 (КР140УД1208) с малым током потребления и низким напряжением питания, поэтому замена DA1 другими ОУ нецелесообразна. Фототранзистор VT1 взят из ремонтного комплекта ЭВМ ЕС5323-01. Его можно заменить (с некоторой потерей чувствительности о>фотореле) фоторезистором ФСД-1. При наличии нескольких типов фоторезисторов следует отдать предпочтение фоторезисторам с большим темновым сопротивлением. В качестве HL1 следует использовать сверхъяркие светодиоды зеленого, белого или голубого цвета. Устройство размещено на печатной плате, чертеж которой приведен на рис.2.
Диаметр отверстий на плате под микросхему — 0.7...0.8 мм. остальные — 0.8...1 мм. Плата ОКА для уменьшения размеров не имеет крепежных отверстий и устанавливается в корпус на трении. Рисунок печати можно выполнить методом термопереноса [1] или перевести при помощи копирки и обвести потом кислотостойким перманентным маркером (например, "Centro pen 2846 СЕ PERMANENT") или фломастером для подписывания CD-дисков. Пайку компонентов при монтаже следует вести низковольтным или заземленным паяльником. Плата располагается в корпусе толстого маркера со скосой-прищепкой для ношения в кармане (рис.3). Светодиод HL1 при вертикальном положении устройства должен ""смотреть вперед". Корпус может быть и самодельным. Его габариты определяются, в основном, размерами примененных аккумуляторов или батареи. В качестве GB1 можно использовать, например. 3-4 аккумулятора Д-0.26Д (025 мм) или более компактные зарубежного производства. Место крепления включателя SA1 определяется формой корпуса ОКА. а длина отрезка пишущего стержня — высотой корпуса. Если светодиод ML1 сделать выдвижным с возможностью наклона под углом 90°, то ОКА превратится в пишущую ручку с подсветкой для записей в темноте. Чтобы избежать сложностей, можно просто установить для HL1 разъем на корпусе ОКА Светодиоды с разной формовкой выводов вставляются в сменные колпачки и заливаются эпоксидной смолой (рис.4).
Схему ОКА можно также использовать как экономичное фотореле, включающее любую 4.5-вольтовую нагрузку (приемник, радиомикрофон, различные звуковые эффекты). Нагрузка с соблюдением полярности включается вместо светодиода HL1. Резистор R5 исключается. Полевой транзистор КП501А обеспечивает коммутацию постоянного тока в нагрузке до 180 мА.
Литература
1. А.Ознобихин. УКВ-приемник "1066-R". — Радиомир. 2007. №8. С.41.
А.ОЗНОБИХИН, г.Иркутск