Montajul descris în continuare conține un multivibrator astabil format din tranzistoarele T2 – T3. Pe ieșirile lor apare un semnal dreptunghiular cu o durată reglabilă din cele două potențiometre. După stabilirea duratei de basculare a circuitului, cele două potențiometre se pot înlocui cu două rezistențe fixe. Bistabilul este format din tranzistoarele T6 – T7. Aprinderea becurilor se realizează cu ajutorul tranzistoarelor de puteri corespunzătoare becurilor folosite.
Urmărind schema electrică, se observă că tranzistorul T1 este comandat de T2, T3 comandă pe T4. Tranzistorul T4 are rolul principal în acest montaj, anume de a alimenta cu tensiune pozitivă tranzistoarele T5 și T8, injectând totodată și semnalul dreptunghiular produs de multivibratorul astabil. În locul becurilor se pot monta relee capabile să lucreze la tensiuni mici și curenți slabi, pe contactele lor conectând becuri de putere mare, alimentate la o sursă separată.
În acest fel montajul devine un semafor adevărat, care poate fi folosit la circulația pe drumurile publice.
Tranzistoarele T2, T3, T5 și T7 sunt de tip pnp, de audiofrecvență, de mică putere (orice tip, cu un factor beta de 30 – 35).
Tranzistoarele T1, T4, T6 și T8 sunt tot pnp, de audiofrecvență, de puteri corespunzătoare becurilor folosite. Diodele D1, D2 și D3 sunt de mică putere, cu germaniu (EFD-106, EFD-108). În cazul folosirii becurilor cu consum redus (6 V / 45 mA) și tranzistoarele pot fi de mică putere.
Rezistențele folosite sunt de 0,5 W. R2, R6, R7 și R12 sunt de 1 kΩ. Celelalte rezistențe sunt cuprinse între 3,3 kΩ și 5,6 kΩ, dar toate de aceeași valoare. Potențiometrele P1 și P2 sunt de 100 kΩ.
Condensatoarele C3, C4 sunt de tip plachetă și au valoarea între 10 și 100 nF; condensatoarele electrolitice C1, C2 au valori cuprinse între 50 și 500 µF. Pentru C1 = 50 µF și C2 = 100 µF, becul galben stă aprins 3 – 4 secunde, iar cel roșu și cel verde vor sta aprinse pe rând un timp de 6 – 10 secunde. Pentru C1 = 200 µF, iar C2 = 500 µF becul galben stă aprins 15 – 20 de secunde, iar cel roșu și cel verde 30 – 40 de secunde.
În concluzie, cu cât capacitatea condensatoarelor C1 și C2 este mai mare, cu atât și timpul cât becurile vor sta aprinse este mai mare și invers.
Explicații de funcționare
- Alimentarea atipică a schemei: Schema folosește o masă virtuală și o alimentare simetrică de +6V și -6V (linie totală de 12V), iar tranzistoarele sunt în totalitate de tip PNP, fiind controlate prin comutarea ramurilor de alimentare.
- Generatorul de timp (Multivibratorul astabil): Tranzistoarele T2 și T3 formează inima temporizatorului. Ele basculează alternativ starea de conducție într-un ritm dictat de valorile condensatoarelor electrolitice C1, C2 și ale potențiometrelor P1, P2. Acest circuit stabilește lungimea fazelor semaforului.
- Controlul becurilor Verde și Roșu: Ieșirile multivibratorului comandă etajele tampon T1 și T4. Când T2 conduce, semnalul trece spre T1, determinând activarea becului VERDE. Când circuitul basculează și T3 conduce, este activat tranzistorul T4, care trimite tensiune spre becul ROȘU prin logica de comandă formată din bistabilul T6 – T7.
- Controlul becului Galben (Intermitența/Tranziția): Tranzistoarele T5 și T8 acționează ca un etaj de intersecție logică. Tranzistorul T4 trimite un semnal direct și către circuitele ce controlează tranzistorul becului GALBEN. Diodele cu germaniu D1, D2 și D3 realizează o poartă logică rudimentară de tip SAU (OR), amestecând pulsațiile rapide din rețeaua condensatoarelor C3 – C4 cu stările bistabilului pentru a asigura aprinderea becului GALBEN fix în perioadele de tranziție dintre culorile principale.
Piese echivalente moderne
- Tranzistoarele PNP de mică putere (T2, T3, T5, T7): În text sunt menționate ca piese pnp de uz general (în epocă se foloseau EFT321, EFT322, BC177 etc.).
- Înlocuitori moderni: Clasicele tranzistoare cu siliciu BC557, BC327 sau 2N3906 (capsulă din plastic TO-92).
- Tranzistoarele PNP de putere/becuri (T1, T4, T6, T8): Destinate controlului becurilor cu incandescență (în epocă se foloseau BD136, BD138, BD140 sau asamblări cu ASZ/AD).
- Înlocuitori moderni: Tranzistorul standard PNP de medie putere BD140 (în capsulă TO-126). Acesta poate suporta un curent de până la 1,5 A, fiind ideal pentru becuri auto de 6V/12V sau mini-relee.
- Diodele cu germaniu (D1, D2, D3 – EFD-106, EFD-108):
- Înlocuitori moderni: Pentru a păstra căderea mică de tensiune specifică germaniului (0,2V) necesară comutației corecte în această schemă, se recomandă diode de detecție cu germaniu de tip 1N34A sau 1N60. Alternativ, se pot folosi diode moderne de tip Schottky (ex: BAT42 sau BAT43), care au o cădere de tensiune la fel de mică și sunt mult mai stabile.
- Condensatoarele electrolitice C1, C2 (50 µF – 500 µF):
- Înlocuitori moderni: Condensatoare electrolitice radiale standardizate actuale la valori apropiate: 47 µF, 100 µF, 220 µF sau 470 µF, având o tensiune de lucru de minimum 16 V sau 25 V.
Dacă vrei să construiești un semafor experimental, te pot ajuta cu:
- Modificarea schemei pentru a funcționa cu LED-uri moderne super-luminoase în locul becurilor vechi cu incandescență (lucru care va reduce consumul la doar câțiva miliamperi).
- O variantă modernizată a circuitului realizată cu un singur circuit integrat popular (cum ar fi un numărător zecimal CD4017 combinat cu un NE555), schemă mult mai stabilă, mai ușor de reglat și care nu necesită o sursă de alimentare dublă (+6V / -6V)
