Бытовая электронная техника иногда выходит из строя. Её, конечно же, можно отремонтировать. Однако в умелых руках вышедшие из строя приборы начинают выполнять новые, несвойственные им функции. Автор предлагает путём несложной доработки из зажигалки для газовой плиты изготовить индикатор радиоактивного излучения.
Для розжига газовой плиты широко применяют различные автономные зажигалки, в том числе пьезозажигалки, а также электрические с питанием от встроенной батареи. В последних имеется повышающий преобразователь напряжения, заряжающий накопительный конденсатор, от которого, в свою очередь, питается импульсный генератор, а высокое выходное напряжение последнего поступает на разрядник. Такие зажигалки, как и любая аппаратура, выходят из строя, иногда просто из-за механической поломки или по другой причине. Такой оказалась зажигалка (рис. 1) с питанием от двух элементов типоразмера АА. У неё вышел из строя разрядник (помялся и заржавел), поскольку был изготовлен из не очень качественного металла. При этом электронная часть работала исправно, а корпус не был повреждён.
Рис.1. Зажигалка с питанием от двух элементов типоразмера АА
Схема электронной начинки зажигалки показана на рис. 2 (на плате элементы не промаркированы). На транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 собран блокинг-генератор. Он работает на частоте около 6 кГц. Высоковольтные импульсы крайней правой обмотки трансформатора выпрямляет диод VD1 и происходит зарядка конденсатора С1. Когда напряжение на нём достигает около 90 В, открывается динистор VS1. Импульс разрядного тока кает через первичную обмотку трансформатора T2, при этом во вторичной обмотке наводится импульс напряжения, поступающий на разрядник, и возникает искра, поджигающая газ. Частота образования искр - несколько герц. Плата зажигалки, на которой размещены все элементы, за исключением батареи, кнопки и трансформатора Т2, показана на рис. 3. Трансформатор Т1 намотан на гантелевидном ферритовом магнитопроводе, трансформатор Т2 размещён не на плате, а в корпусе зажигалки.
Рис. 2. Схема электронной начинки зажигалки
Рис. 3. Плата зажигалки, на которой размещены все элементы, за исключением батареи, кнопки и трансформатора Т2
Для сборки малогабаритного автономного индикатора радиоактивности, прежде всего, потребуется датчик радиоактивности, так называемый счётчик Гейгера-Мюллера, повышающий преобразователь напряжения, а также звуковой или световой сигнализатор. Для небольшой конструкции подойдёт малогабаритный счётчик Гейгера-Мюллера СБМ-21 [1, 2]. Для него потребуется источник питания напряжением 400 В, желательно, чтобы это напряжение было стабильным при изменении в большом интервале напряжения питания устройства. От стабильности напряжения питания счётчика зависит стабильность его чувствительности, а это важно.
За основу был взят преобразователь напряжения зажигалки, который потребовал небольшой доработки. Во-первых, взамен конденсатора С1 на напряжение 100 В был установлен конденсатор К73-17 на напряжение 630 В, во-вторых, диод 1N4004 был заменён более высоковольтным и быстродействующим ВА159. Для уменьшения потребляемого тока резистор R1 сопротивлением 680 Ом заменён более высокоомным - 1 кОм. В результате на выходе преобразователя формируется напряжение 400 В при напряжении питания 1,6 В. Поскольку для питания преобразователя использована батарея напряжением 3 В, запитав преобразователь от стабилизатора напряжения, можно получить стабильное напряжение 400 В для питания счётчика Гейгера-Мюллера. Потребляемый при этом ток - около 50 мА, что сравнительно много, но для индикатора, которым пользуются эпизодически, это допустимо.
Рис. 4. Схема индикатора радиоактивности
В результате получился индикатор радиоактивности, схема которого показана на рис. 4. Вновь введённые элементы (их нумерация продолжена) и изменённые номиналы элементов выделены цветом. На микросхеме DA1 (LP2951CM [3]) собран стабилизатор напряжения. Применённая микросхема отличается экономичностью и малым минимальным падением напряжения между входом и выходом (low dropout voltage). Резистором R2 устанавливают его выходное напряжение, а значит, и выходное напряжение преобразователя.
Напряжение 400 В поступает через резисторы R3 и R4 на счётчик BD1. При попадании в него ионизирующей частицы или излучения с достаточной энергией происходит ионизация газа в межэлектродном пространстве и возникает импульс электрического тока. Этот импульс открывает транзистор VT2, за ним открывается транзистор VT3 и запускается одновибратор, собранный на этих транзисторах. За счёт положительной обратной связи через цепь R6C4 транзисторы поддерживаются в открытом состоянии примерно 1 с. В течение этого времени питающее напряжение поступает на акустический излучатель НА1 со встроенным генератором и появляется звуковой сигнал. Так осуществляется регистрация ионизирующей частицы. Число сигналов зависит от уровня радиации. В течение одной минуты может быть несколько сигналов, которые распределены неравномерно во времени.
Рис. 5. Чертёж печатной платы устройства и размещение элементов на ней
Рис. 6. Внешний вид смонтированной платы
Большинство новых элементов - для поверхностного монтажа, они размещены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, её чертёж показан на рис. 5. Применены постоянные резисторы типоразмера 0805, подстроеч-ный - серии PVZ3A, конденсаторы - керамические типоразмера 1206. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 6. Резисторы R3, R4 - МЛТ, С2-23, они помещены в ПВХ-труб-ку и установлены вне платы. Акустический излучатель - со встроенным генератором HPM14AX или аналогич-ный, работоспособный при напряжении 3 В. Выключатель - любой малогабаритный движковый, если у него корпус металлический, его следует соединить с общим проводом.
Рис. 7.
Рис. 8.
Размещение узлов в корпусе устройства показано на рис. 7. Все элементы закреплены с помощью термоклея. Счётчик Гейгера-Мюллера приклеен на место крепления разрядника зажигалки. Внешний вид устройства показан на рис. 8.
Файл печатной платы устройства в формате Sprint Layout имеется здесь.
Литература
1. Счётчик СБМ-21.- URL:https://istok2.com/data/2399/ (08.01.21).
2. СБМ-21.-URL: https://zapadpribor.com/ sbm-21/(08.01.21).
3. LP2950/LP2951 Series of Adjustable Micropower Voltage Regulators. - URL: https:// static.chipdip.ru/lib/142/ DOC000142781.pdf (08.01.21).
Автор: И. Нечаев, г. Москва