ПРОЕКТ №37: Трёхфазные мультивибраторы
1. Давным-давно в далёкой… деревне Смоленской губернии, когда не было нормальной возможности купить, или выписать, или достать нужные радиодетали, я работал учителем физики и математики в сельской восьмилетней школе. И захотелось мне сделать «бегущие огни». Не просто так, ради праздного интереса, а для того, чтобы у моего сына была ёлка с переключающимися гирляндами. Молодёжь и не подозревает, что не всегда такие гирлянды лежали навалом в разных торговых точках. Да, было время…
Первый трёхфазный мультивибратор я собирал на электромагнитных реле. Это была довольно простенькая схемка, кажется, из «РАДИО», №12,1969г., с.39, «Новогодние гирлянды»:
Более подробно см. *.djvu-ВЫРЕЗКУ из журнала
Гирлянды состояли из 2,5 В (или 3,5 В) лампочек и питались от понижающего трансформатора. Во избежание 
.
Никаких фото- или материальных свидетельств об этом «устройстве» не сохранилось. Мультивибратор поработал, управляя гирляндами на Новый, 1980 год, и я его разобрал, так и не придав конструкции законченный вид.
Более серьёзная схема появилась в «РАДИО», №11,1980г., с.50, Б. Любимцев, «Источник пульсирующего напряжения для ёлочных гирлянд»:
Более подробно см. *.djvu-ВЫРЕЗКУ из журнала
«Пульсирующий источник» я довёл «до ума» к Новому, 1981 году. У меня сохранилось его чёрно-белое фото с тех далёких времён:
Вот он (указан стрелкой) в моей мастерской того времени – 1981 год. Как видно, я тогда был одержим идеей компоновать, по возможности, свои конструкции в корпуса примерно одинаковых размеров. В результате чего появились ещё УНЧ (сверху) и ЦМП (справа). Но вернусь к «Источнику». Он сохранился в рабочем состоянии до сих пор:
вид спереди
вид сзади
вид изнутри общий
вид на собственно трёхфазный мультивибратор.
Хорошо заметно, что конструкция полностью собрана из б/у деталей. Транзисторы МП111 заменены КТ315-ми. Я не собирался грузить мультивибратор мощными лампами (силовичок слабоват), поэтому силовые транзисторы П210Ш стоят без радиаторов. Напомню, что в те времена китайских гирлянд не было и в помине, а все переключающие устройства мы делали самостоятельно. В 11-х номерах «РАДИО» традиционно появлялись подборки соответствующих конструкций.
2. Почему «ТРЁХФАЗНЫЙ»?
В принципе, всё достаточно просто. Если обычный, симметричный мультивибратор представляет собой двухкаскадный усилитель, у которого выход соединён со входом - положительная обратная связь (более подробно можно, например, посмотреть мой маленький цикл «МУЛЬТИВИБРАТОР» в разделе РАДИОбиблиотека), то трёхфазный – это трёхкаскадный усилитель, у которого выход соединён со входом:
Схема простейшего трёхфазного мультивибратора (как в том древнем журнале):
Должно быть так: VT1=VT2=VT3, R1=R2=R3, Rн1=Rн2=Rн3, C1=C2=C3. Конечно, идеально одинаковых по параметрам радиокомпонентов в природе не существует. Это совершенно очевидно. Поэтому, можно предположить, что транзисторы будут поочерёдно открываться, и, в эти моменты, через нагрузку Rн будет протекать ток. Ежели в качестве Rн использовать лампочки накаливания, светодиоды с доп. резисторами или даже электромагнитные реле, то они и будут поочерёдно включаться-выключаться.
3 ПРИМЕР --> ЭМУЛЯЦИЯ --> РЕАЛЬНОСТЬ
3.1. На биполярных транзисторах типа P-N-P
Для примера беру конкретную схему:
Симуляция в PROTEUS’e:
Соответствующий *.DSN-файл прилагается
или
Соответствующий *.DSN-файл прилагается
Видно, что бежит НЕ огонь, а ТЕНЬ! Т.е. в любой момент времени два светодиода (лампочки) горят, а один - нет. Частота переключения определяется значениями R1C1, R2C2, R3C3. Значит, можно сделать плавную регулировку частоты (при особо сильном желании).
Практическая реализация:
Транзисторы МП42А, резисторы МЛТ-0,25 или 0,5 сопротивлением 18к и 130 Ом, конденсаторы К50-6 200мкХ25В, напряжение питания около 4,5В.
Мультивибратор работает.
3.2. На биполярных транзисторах типа N-P-N
Достаточно в схеме изменить полярность батарейки, электролитов, светодиодов и поставить транзисторы N-P-N. Вот пример конкретной схемы:
Симуляция в PROTEUS’e
Соответствующий *.DSN-файл прилагается
Практическая реализация:
Транзисторы КТ940А, резисторы отечественные 22кОм и буржуйские 46 Ом, конденсаторы буржуйские 47мкХ25В, светодиодики какие-то зелёненькие, напряжение питания 5,5В.
Мультивибратор работает.
3.3. На MOSFET’ax – это сейчас модно
Пример конкретной схемы:
Симуляция в PROTEUS’e
Соответствующий *.DSN-файл прилагается.
Практическая реализация:
Транзисторы К1808, лампочки 12Вх5Вт, резисторы МЛТ-0,5, конденсаторы МБМ.
Питание от стабилизатора также на MOSFET’e ±12В:
Мультивибратор работает.
3.4. На микросхеме
Пример конкретной схемы:
Симуляция в PROTEUS’e
Соответствующий *.DSN-файл прилагается.
Примечания:
1. По ходу пришлось номинал одного резистора изменить, т.к. при одинаковых значениях R1, R2, R3 мультивибратор не запускался. Дело в том, что в данной схеме микросхема работает в «аналоговом» режиме, а в компьютерной модели все элементы – идеальные. И если параметры конденсаторов и резисторов одинаковые, то мультивибратор не запускается. Ничто не может вывести его из равновесия. Вот и пришлось искусственно внести в схему немного натурализма.
2.Без транзисторных ключей симуляция происходит «как надо». С одним ключом – тоже. Но стоит ввести ещё хотя бы один – возникает ошибка. Я не смог её устранить.
Практическая реализация
Я буду делать мультивибратор на легендарной (как её именуют в сети) микросхеме времён СССР:
Она содержит 4 элемента 2И-НЕ:
Мультивибратор собран:
Детали: микросхема К155ЛА3, конденсаторы МБМ 0,1 мк, резисторы МЛТ-0,5 2,2 МОм и буржуйские 46 Ом, светодиодики какие-то зелёненькие, напряжение питания 5В.
Питание подано:
4. Можно, оказывается, собрать подобное устройство и на тринисторах (тиристорах)
Практическая реализация
Детали: тиристоры КУ202Н, диоды Д226Б, КД203Д, резисторы МЛТ-2 10к и 2,2к, конденсаторы 100 мк Х 50В, лампочки 235В Х 60 Вт.
Схема спаяна:
Питание подано:
Эксперимент завершён.
5. Несколько примеров применения 3-фазных мультивибраторов:
6. А можно больше ФАЗ? – Ya, ya! Naturlich!!
Пример из сети:
Пример из «РАДИО» №1, 2014:
Пример из «РАДИО» №11, 1979:
Следует иметь в виду, что чем больше фаз, тем капризнее мультивибратор в настройке.
Дополнение к предыдущим материалам (см. цикл «Мультивибратор» в РАДИОбиблиотеке).
У меня тогда почему-то не получилось эмулировать в PROTEUS’e работу несимметричного мультивибратора на транзисторах разной структуры. Восполняю этот пробел:
Соответствующий *.DSN-файл прилагается.
Искренне благодарен всем, у кого хватило терпения прочитать этот «трактат» до конца. Можно было, конечно разбить его на несколько отдельных статеек, но я имею привычку подавать материал единым блоком, если он объединён одной темой.
©SEkorp, 10 февраля 2018.