Вскоре после «презентации» кормушки птицам было замечено, что воробьи, узнав о существовании кормушки, стали, присутствуя большими группами, вытеснять других птиц. Чтобы что-то доставалось и другим птицам (синицам), корм для синичек (семечки подсолнуха) стал выкладываться отдельно – на наружный подоконник (металлический козырёк) окна. Воробьи, как более боязливые птицы, поначалу боялись склёвывать корм, расположенный в непосредственной близости от окна и синицы были довольны. Однако, постепенно привыкнув к тому, что и близко к окну им ничего не угрожает, воробьи, быстро склевав предназначавшийся им корм (хлебные крошки), стали большими группами налетать и на семечки, предназначенные синицам. Синицы ничего такому напору противопоставить не могли. Правда они всегда к вынесенному корму подлетали первыми и гарантированно хватали по одному семечку, но в конечном итоге (довольствовались «перекусом» натощак) оставались почти голодными. Пока синицы раздалбливали семечки, воробьи, проглатывая семечки целиком (явно ощущая дискомфорт от крупной добычи в клюве) уничтожали чужой корм. Известно, что синицы неплохо поют, более доверчивы, могут (в отличие от воробьёв) жить в неволе, зачастую становясь ручными, и часто пренебрегают потенциальной опасностью, чтобы не остаться голодными. Используя последнее наблюдение и убедившись, что синицы быстрее, чем воробьи привыкают к различным настораживающим вещам и пугающим факторам, была разработана ПКС - 2 (Приоритетная кормушка для синиц).
Согласно этой схеме спаяна ПКС2. Настройка изделия (как и для большинства цифровых схем) не потребовалось.
Работает ПКС следующим образом. При включении питания тумблером SA1 «Вкл.» напряжение питания с батареи GB1 поступает на цепь C2, R1 стартовой установки ПКС. Пока конденсатор С2 заряжается через резистор R1, на нижней (по схеме) обкладке С2 присутствует высокий уровень напряжения (формируется стартовый импульс), который через диод VD1 поступает на вход Reset (вывод 4) триггера DD2.1 и устанавливает DD2.1 в исходное (нулевое состояние): на прямом выходе (выводе 1) DD2.1 появляется лог.0, а на инвертирующем выходе (выводе 2) DD2.1 появляется лог.1 и падение напряжения на индикаторной цепи HL1, R5 равно нулю. Синий светодиод HL1 не светится, указывая на выключенное состояние реле времени.
При разомкнутой кнопке SB1 низкий потенциал напряжения через резистор R3 поступает на вход Set (вывод 6) DD2.1 и удерживает этот приоритетный вход в пассивном состоянии. На выходе (выводе 1) DD2.1 установлен стартовый лог.0. Кратковременное нажатие на кнопку SB1 «Кормление» включает реле времени: На вход Set (вывод 6) DD2.1 кратковременно поступает лог.1 и на прямом выходе (выводе 1) DD2.1 также появляется лог.1, которая разрешает работу задающего генератора, собранного на элементах DD1.1, C1, R2. Задающий генератор вырабатывает прямоугольные импульсы со скважностью 2 и периодом следования 15 секунд, который зависит от времязадающей RC- цепи (C1, R2). Эти импульсы обеспечивают прямые счётные циклы DD3 с 0 до 9, которых за 5 минут работы реле получается два. Описанный и последующий принцип работы ПКС см. по эпюре напряжения (изображённой в рамке на рисунке 1), снятой с контрольной точки КТ1 и с коллектора VT2.
Взведённый триггер DD2.1 производит медленный заряд конденсатора С3 через резистор R4. После заряда С3 до половины напряжения GB1 (плюс 0,5 … 0,7 Вольт – прямое падение напряжения на кремниевом диоде VD2), на входе Reset(вывод 4) триггера DD2.1 появляется положительный потенциал, эквивалентный логической единице и DD2.1 обнуляется. Конденсатор С3 быстро разряжается через диод VD3, подготавливая реле к следующему циклу работы. Это происходит по истечении 5 минут работы реле. Светодиод HL1 гаснет, указывая на выключение реле времени. Лог.0 с прямого выхода (вывод 1) DD2.1 поступает на управляющий вход (вывод 2 DD1.1) запрета генерации и работа счётчиков DD3 и, как следствие, DD4 останавливается. Длительность работы реле времени зависит от времязадающей RC- цепи (C3, R4) и приближённо рассчитывается по формуле:
τ ≈ 0,7RC, где С – ёмкость времязадающего конденсатора в микрофарадах, а R – сопротивление резистора в мегомах.
Вышеупомянутый установочный импульс также поступает на вход PE («Установка») – вывод 1 DD3. Двоичное число 00002 (десятичный эквивалент 0) жёстко установленное на входах предварительной установки D1, D2, D3, D4 (выводах 4, 12. 13, 3 соответственно), при первом положительном перепаде (установочном импульсе) на входе РЕ (вывод 1) DD3, появляется на выходах 1, 2, 4, 8 (выводы 6, 11, 14, 2) DD3.
Этот же установочный импульс через диод VD4 поступает на вход Reset (вывод 10) триггера DD2.2 и устанавливает DD2.2 в исходное (нулевое состояние): на прямом выходе (выводе 13) появляется лог.0. Управляемый генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.3, C4, R7 заторможен по управляющему входу (выводу 9) элемента DD1.3 логическим нулём и на его выходе (выводе 10 DD1.3) присутствует лог.1. Эта единица, поступающая через резистор R5 на базу VT2, является закрывающей для p-n-p транзистора и VT2 закрыт. Активный зуммер BF1 обесточен большим сопротивлением перехода эмиттер – коллектор VT2 и, как следствие, молчит.
Нажатие SB1 приводит к началу работы генератора DD1.3, C4, R7. Первый отрицательный перепад напряжения с выхода (вывода 3) DD1.3 приводит к появлению положительного перепада на выходе (выводе 4) DD1.2 и увеличению (по входу С – выводу 15) содержимого счётчика DD3 на единицу (с 00002 до 00012). Пока на входе РЕ (вывод 1) счётчика DD4 присутствует лог.1, разрешается трансляция двоичного кода, со входов D1, D2, D3, D4 (выводы 4, 12, 13, 3) предварительной установки на выходы 1, 2, 4, 8 (выводы 6, 11, 14, 2) DD4. И код 00012 появляется почти мгновенно на выходах 1, 2, 4, 8 DD4 после нажатия SB1.
Первый положительный перепад напряжения на выходе (выводе 3) DD1.1, появляющийся через 15 секунд после нажатия кнопки SB1 взводит триггер DD2.2 по входу С (вывод 11), и на выходе (выводе 13) DD2.2 появляется лог.1, которая разрешает работу генератора DD1.3 C4 R7.
Прямоугольный импульс (а в 1-й раз это будет всего 1 импульс) с периодом следования 0,5 секунды с выхода (вывода 10) DD1.3 поступает через резистор R8 на базу транзистора VT2 и на 0,25 секунды включает зуммер BF1. Этот же одиночный импульс с выхода (вывода 10) DD1.3 поступает на счётный вход С (вывод 15) DD4, что обеспечивает реверсивный счётный цикл DD4 с 1 до 0 (с выходного двоичного кода 00012 до 00002), сопровождающийся одним сигналом «ПИ». При переполнении DD4 на выходе СО (вывод 7) DD4 появляется лог.0, который через инвертор DD1.4, диод VD2 поступает на вход Reset (вывод 10) триггера DD2.2 и сбрасывает DD2.2 в нулевое состояние: на прямом выходе (выводе 13) устанавливается лог.0. Управляемый генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.3 C4 R7, затормаживается по управляющему входу (выводу 9) элемента DD1.3 логическим нулём и на его выходе (выводе 10 DD1.3) устанавливается лог.1, закрывающая транзистор VT2. Активный зуммер BF1 прекращает выработку сигнала «ПИ».
Второй счётный импульс с выхода задающего генератора DD1.1 C1 R2, пройдя через инвертор DD1.2, увеличивает содержимое DD4 единицу (с 00012 до 00102) и производит запись нового кода (00102) в обнулившийся (из-за переполнения при реверсивном счёте от 1 до 0) счётчик DD4. Взведённый по входу С (выводу 11) триггер DD2.2 во второй раз разрешает работу генератора DD1.3 C4 R7. Прямоугольные импульсы (а во 2-й раз их будет 2) с частотой 2 Гц с выхода (вывода 10) DD1.3 поступают через резистор R8 на базу транзистора VT2 и периодически включают зуммер BF1. Эти же импульсы с частотой 2 Гц с выхода (вывода 10) DD1.3 поступают на счётный вход С (вывод 15) DD4, что обеспечивает обратный счётный цикл DD4 с 2 до 0 (с выходного двоичного кода 00102 до 00002) с частотой тактовой генерации 2 Гц, сопровождающийся двумя сигналами «ПИ». При переполнении DD4 на выходе СО (выводе 7) DD4 появляется лог.0, который через инвертор DD1.4, диод VD2 поступает на вход Reset (вывод 10) триггера DD2.2 и сбрасывает DD2.2 в исходное состояние: на прямом выходе (выводе 13) устанавливается лог.0. Управляемый генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.3, C3, R4 затормаживается по управляющему входу (выводу 9) элемента DD1.3 логическим нулём и на его выходе (выводе 10 DD1.3) устанавливается лог.1, закрывающая транзистор VT2. Активный зуммер BF1 прекращает выработку сигналов «ПИ».
Аналогично первому (1«ПИ») и второму (2«ПИ») циклам работы в ПКС происходит выработка последующих циклов работы от 3«ПИ» до 9«ПИ» включительно. Большой (от 1«ПИ» до 9«ПИ») цикл работы ПКС через 30 секунд повторяется (и длится до окончания работы реле времени).
Задающий генератор на элементах DD1.1 C1 R2 и управляемый генератор прямоугольных импульсов частотой 2 Гц на элементах DD1.3 C3 R4 собраны по одинаковой схеме и отличаются лишь времязадающими RC цепями. Цепь C1 R2 обеспечивает период следования импульсов 15 секунд, а цепь C4 R7 – 0,5 секунд.
Длительность светового дублирования пачек излучаемых звуков «ПИ» не является постоянной и зависит от количества звуков «ПИ» в пачке. Осветительный светодиод EL1 включается в начале первого звука «ПИ» и выключается в конце последнего звука «ПИ». Сигнал управления светодиодом EL1 с выхода (вывода 13) DD2.2 поступает на затвор токового ключа на полевом транзисторе VT1 и управляет им. Когда на затвор VT1 поступает лог.0, сопротивление канала исток – сток VT1 стремится к бесконечности, VT1 закрывается и осветительный светодиод EL1 гаснет. Когда на затвор VT1 поступает лог.1, VT1 открывается, сопротивление канала исток – сток VT1 стремится к нулю (уменьшается до долей Ома) осветительный светодиод EL1 включается.
Прекращение работы реле времени переводит ПКС в дежурный режим с током потребления 32 мкА. Установка SA1 в правое по схеме (рис.1) положение разряжает конденсаторы ФПТ через резистор R10 и подготавливает ПКС к повторному (незамедлительному, если такое потребуется) включению.
Описанный принцип работы ПКС дополняется эпюрами напряжения (изображёнными в рамке на рисунке 1) в контрольной точке КТ1 и на коллекторе VT2.
Дополнительно можно сообщить краткие тезисы, облегчающие понимание принципа работы ПКС: 1). Нажатие SB1 приводит к смене стартового выходного кода DD4 c 010 на 110. 2). Установка кода на выходах DD4 идёт по фронту в КТ1, а начало звуков «ПИ» - по спаду. 3. Все серии сигналов «ПИ» вызваны реверсивным (до 00002) отсчётом DD4.
Собранный без ошибок и исправных деталей ПКС, работоспособен при первом включении. При отклонении периода следования задающего генератора более чем на 1-2 секунды можно уточнить сопротивление времязадающего резистора R2. Яркость свечения EL1 зависит от сопротивления R6. Номинальный рабочий ток EL1 составляет 80 мА, однако на глаз (субъективно) яркость свечения почти не изменяется при снижении рабочего тока до 50 … 60 мА, поэтому номинал R6 (для экономии ёмкости GB1) может быть соответственно увеличен. Сопротивление резистора R5 влияет на яркость свечения синего HL1 и (особенно при использовании HL1 других типов, с пониженной светоотдачей) может быть уменьшено, но таким образом, чтобы рабочий ток HL1 не превышал 3,5 мА (для 564ТМ2). Контролировать отсутствие перегрузки инвертирующего выхода (вывода 2) DD2.1 удобно вольтметром постоянного тока или осциллографом. Уровень логического нуля на выходе (выводе 2) DD2.1 не должен «задираться» более, чем на величину, превышающую 20 … 30% от величины напряжения GB1. При применении некоторых экземпляров зуммера BF1 TR-1203y, для увеличения стабильности работы BF1 может потребоваться увеличение ёмкости конденсатора С5 до 33 … 47 мкФ. А при использовании VT2 с небольшим (с h21Э = 50 … 150) коэффициентом усиления может потребоваться уменьшить сопротивление R8 до 75 … 47 кОм (до полного открывания VT2). Время работы реле времени DD2.1 можно увеличить с 5 до 10 минут, увеличив сопротивление R4 до 5,1 Мом. Если от сильных сетевых помех будут происходить ложные (без нажатия SB1) запуски одновибратора, собранного на элементах C3, DD2.2, R3, R4, VD3, SB1 то резистор R3 следует зашунтировать дополнительным керамическим конденсатором ёмкостью 2200 пФ (проверено от 1500 пФ до 0, 068 мкФ).
В ПКС применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, С2-33. Конденсатор С1 обязательно с малым током утечки, например, серии CFM фирмы «Маrоn» (корпус красного цвета с указанием максимальной рабочей температуры 105 градусов С) или серии ТК фирмы "Jamicon". Конденсаторы С2, С3 и С5 и C7 оксидные К50-35 или зарубежного производства. Конденсатор С3 желательно применить с повышенным рабочим напряжением (не менее 16 Вольт) для уменьшения тока утечки и повышения стабильности работы реле времени. Остальные - керамические типа КМ, К10-7, К10-17. Диоды VD1 … VD5 могут быть заменены КД503, КД510, КД520 … КД522 с любой буквой. Светодиод EL1 можно заменить суперъяркими зелёными ARL-5213 PGC (5 мм., 3 … 3,5 Вольта, 20 мА, 12 кд) или OSBG5111A (5 мм., 20 мА, 18 cd). Синий светодиод HL1 можно заменить, например, мигающим зелёным ARL2-5213PGC-B. При этом R5 можно увеличить до 4,7 кОм. Транзистор VT1 можно заменить любым из серии КП501 … КП505 (разные цоколёвки), BS170 и даже мощным типа IRF540. VT2 – КТ3107 с любым буквенным индексом, но с h21Э более 150, в крайнем случае - КТ361Б, Г. Возможная замена зуммера BF1 HMB-06 STAR (d = 15 мм., h = 14 мм) – TR-1205y (5 В, 20 мА) - с заметным уменьшением громкости звуков «ПИ», HPM14AX. Оперативно уменьшить громкость звучания зуммера (например, на время настройки ПКС) можно, заклеив отверстие излучателя кусочком изоляционной ленты. Микросхемы DD1 – К561ТЛ1 (HCF4093BE, CD4093А), DD2 – К561ТМ2 (CD4013A), DD3 – К561ИЕ14 (CD4029AE), DD4 К561ИЕ11 (CD4029A, MC14516A, MC14516AP). ИМС DD4 (не проверено) может быть, как и DD3, типа К561ИЕ14. Тумблер SA1 типа МТ1, MTS-102, SMTS-102 или любой другой.
Изготовление печатной платы ПКС2
Рисунок печати – “трассировка печатной платы” может быть перенесён на медную фольгу методом термопереноса или переведён при помощи копирки и обведён кислотостойкими перманентными маркерами. Подойдут, например, маркеры centropen 2846 CE PERMANENT или другие, специализированные, для подписывания компьютерных CD – дисков. Травится плата в водной бане в растворе фунгицида (медного купороса) и поваренной соли (1 и 3-4 столовых ложки «с горкой» соответственно, растворённых в стакане воды). «Водная баня» обеспечивает травление платы при температуре раствора около 90 … 100º С в течение 1 часа.
Метод "Водная баня":
Посмотреть видео - демонстрацию работы ПКС2 можно пройдя по ссылке:
Также найти полный комплект КД для изготовления ПКС2 можно на сайте "У самоделкина" (жмите на выделенное голубым цветом).
Уважаемые читатели! Если статья понравилась, просьба, ставить лайки. А продолжить знакомство с историей кормушки вы сможете в следующих выпусках.