И ОГОНЬ ГОРЕЛКИ, И ЭМОЦИЙ ТРЕПЕТ

Электроника все активнее проникает в наш быт — достаточно посмотреть разнообразие устройств, предлагаемых сегодня в любом из специализированных магазинов, торгующих электро- и радиотехникой. Тем не менее в квартирах найдется еще немало неосвоенных электроникой мест. Например, кухня и, конкретно,— газовые плиты. Получив массовое распространение, они, как и раньше, требуют от своих хозяев постоянного к себе внимания. Как объект повышенной опасности, они могут стать источником беды. Например, если «убежавшее» (в отсутствие хозяев на кухне) молоко зальет вдруг пламя горелки, в помещении начнет накапливаться газ, угрожая отравлением или взрывом. Насколько полезным оказался бы здесь прибор, способный среагировать на угасание пламени горелки и моментально известить об этом хозяев!

Такое устройство можно смастерить своими силами, предварительно вспомнив законы физики, по которым самоделка будет работать. Например, что контролировать пламя газовой горелки проще всего в потоке нагреваемого им воздуха, поместив туда тепловой датчик с небольшой инерционностью. А чувствительным элементом здесь может послужить терморезистор, у которого электрическое сопротивление изменяется в широких пределах при различных степенях нагревания.

Быстрое увеличение сопротивления чуткого к температуре датчика послужит сигналом к действию для электронного устройства, извещающего о тревоге.

Но интенсивность горения газа бывает различной в зависимости от положения краника горелки. Хорошо бы поэтому предусмотреть регулируемый порог срабатывания устройства. Это обеспечит и надежность его, и достаточное быстродействие. Здесь выручить может так называемый «триггер Шмитта». Его ценное качество — скачкообразное изменение напряжения на выходе при плавном подходе к заданному порогу как «сверху», так и «снизу».

Триггер Шмитта можно собрать самим на паре транзисторов. Но проще, видимо, воспользоваться готовой микросхемой, выполняющей требуемую функцию. И тому же — способной послужить компактным связующим звеном между температурным датчиком и источником электрических колебаний звуковой частоты, которые, будучи преобразованными в звуковой сигнал, призовут хозяев на кухню, чтобы закрыть кран или возобновить работу горелки.

Терморезистор R1 (см. принципиальную электрическую схему сигнализатора) лучше включить в верхнее плечо делителя питающего напряжение. А нижнее — пусть образует резистор R2 с регулируемым сопротивлением. В результате (пока горит газ и электрическое сопротивление датчика R1 мало) со средней точки делителя будет поступать на вход микросхемы DA1 относительно высокое напряжение, удерживая заключенный в ИМС триггер Шмитта в состоянии срабатывания.

В таком случае напряжение на выходе названного триггера — максимальное, равное напряжению источника питания GB1. Но тогда окажется закрытым транзистор VT1 и не будет подаваться питание на микросхему DD1, служащую звуковым генератором.

Такое построение схемы позволяет получить достаточно высокую экономичность в расходовании энергии источника питания в течение длительных периодов ожидания «казусов» с газом.

Микросхема DD1 состоит из четырех одинаковых логических ячеек типа 2И-НЕ; их особенность состоит в том, что в случае подачи на оба входа напряжения высокого уровня (логической «единицы») напряжение на выходе получает низкий уровень (логический «нуль») и наоборот. Ячейки DD1.1, DD1.2 совместно с элементами R5, С2 образуют мультивибратор, вырабатывающий электрические колебания звуковой частоты. Собранный же по аналогичной схеме, но снабженный значительно большей емкостью (С1), второй мультивибратор (ячейки DD1.3, DD1.4) будет трудиться на инфранизкой частоте, периодически блокируя работу первого, благодаря чему тот вынужден выдавать лишь периодическую цепочку посылок колебаний звукового тона.

Ну а более обстоятельное рассмотрение принципа действия мультивибраторов на логических ячейках? Лучше начинать с момента подачи питания. Конденсатор С1 (как и С2) тогда разряжен. Напряжения на входе ячейки DD1.3 и выходе DD1.4 равны нулю, а в их общей цепи устанавливается логическая «единица». Но вот начинается заряд емкости С1 через резистор R7. И когда напряжение на конденсаторе достигнет уровня логической «единицы» — произойдет переключение DD1.3. На выходе этой ячейки появится логический «нуль» (а у выхода DD1.4 — логическая «единица»). Начнется разряд конденсатора в обратном направлении. Но при достижении разрядным напряжением уровня логического «нуля» вновь произойдет переключение ячеек. Процесс такой поочередной смены будет протекать бесконечно долго. Точнее — до тех пор, пока поступает питание.

В моменты, когда со стороны нижнего мультивибратора напряжение на VD1 имеет максимальное значение, диод заперт. А это равносильно разрыву цепочки, связывающей оба мультивибратора. В результате «звуковик» начинает генерировать колебания. Когда же конденсатор С1 перезарядится и у диода VD1 «снизу» окажется напряжение низкого уровня, связанный с ним вход ячейки DD1 лишится возможности переключаться, и верхний мультивибратор «замолчит».

Итак, пока горит газ, VT1 заперт, мультивибраторы не действуют. Но стоит пламени погаснуть, как этот транзистор откроется, пропуская питание для микросхемы DD1 . Теперь с ее выхода прерывистые колебания уже начнут поступать на усилитель, выполненный на VT2, и динамической головкой будут преобразованы в четко слышимый звук. Ну а если воспроизводимый ВА1 сигнал окажется вдруг недостаточно сильным (для, скажем, восприятия его в отдаленном помещении), электрические колебания можно подать на более мощный усилитель. Например, на тот, что имеется у стационарного радиоприемника. Разумеется, последний надо предварительно включить, а сигнал от нашего устройства-автомата подать к гнездам с пометкой «звукосниматель» или «магнитофон».

В конструкции использованы терморезистор ММТ-12, «переменник» типа СПО-0,15, постоянные резисторы МЛТ-0,25 и оксидные конденсаторы К50-6. Что касается полупроводникового диода и транзисторов, то при отсутствии указанных на схеме подойдут, соответственно, КД503А (VD1), КТ3107Ж (VT1) и КТ603Г, Е, КТ608Б (VT2). Динамическую головку 0,25ГДШ-101 -50 можно в случае необходимости заменить на 0,25ГДШ-2. В качестве выключателя SA1 желательно использовать тумблер. Например, малогабаритный МТ1. А для источника питания — взять гальванические элементы типа 373 (применяя их, можно в течение длительного времени не беспокоиться о замене). Печатная плата (см. рис.) — «прорезная», на фольгированном с одной стороны 1…1,5-мм стеклотекстолите.

Сигнализатор (кроме располагающихся отдельно датчика температуры и подстроечного резистора) заключен в футляр. Подвешивается он на стене или кухонной полке, неподалеку от газовой плиты.

А вот о конструкции выносного узла, располагаемого на столешнице плиты у конфорки и несущего датчик температуры, следует сказать особо. Все здесь (см. илл.), начиная от внешнего вида и кончая установкой, регулировкой, воспринимается поначалу как что-то необычное, пугающее своей нестандартностью. Зато удобств масса.

Взять хотя бы способ фиксации на плите при помощи кольцевого постоянного магнита от неисправной динамической головки. Магнит этот теперь — внутри коробки-основания. Крепится там на клею либо скобами (на винтах).

Сама же коробка-основание выгнута (по развертке) из алюминиевой либо латунной пластины. К верхней стенке привинчен «штатной» гайкой подстроечный резистор и дюралевый уголок с вертикальной прорезью, в которой посредством болта с гайкой «барашек» закреплен кронштейн. А на последнем — вилка с терморезистором.

Кронштейн выполнен из двухсторонне фольгированного стеклотекстолита. Причем от фольги очищена лишь проушина, в которую проходит болт М4. У вилки же фольга с каждой стороны разделена изолирующим промежутком (на иллюстрации это показано как незакрашенный участок).

Кронштейн с трением вставлен в прорезь, сделанную в хвостовике вилки, а соприкасающиеся участки фольги обеих деталей пропаяны. Тем самым обеспечивается прочное механическое соединение и хороший электрический контакт двух цепей, связанных с выводами терморезистора.

Тоководы кронштейна у нижнего края соединены гибкими проводами-перемычками с «подстроечником»-резистором. Делается это в соответствии с принципиальной электрической схемой, рассмотренной ранее.

От основания идет тонкий и гибкий трехпроводный кабель. Он спускается на пол. А оттуда — прямиком к электронному блоку сигнализатора. Причем длина кабеля взята с запасом — ведь это позволит, что называется, без проблем переносить узел кронштейна к любой из конфорок плиты.

Когда все узлы конструкции налицо, их перед окончательной сборкой электрически соединяют «на живую нитку», чтобы опробовать (а при необходимости и подрегулировать) работу сигнализатора. Причем вначале — без участия газовой плиты.

Установив движок резистора R2 в нижнее (см. илл.) положение, включают электропитание. При этом динамическая головка издает звуковой сигнал.

С помощью измерительного тестера, используемого как вольтметр, проверяют напряжение, поступающее на вход 14 микросхемы DD1 (относительно общего провода — «минуса» батареи). Если оно окажется заметно ниже 5В, надо попытаться уменьшить сопротивление резистора R4, а потом, во вторую очередь,— резистора R3. Когда же контролируемое напряжение превышает требуемый уровень, идут на увеличение сопротивления резистора R4. Ну а при желании можно изменить высоту тона сигнала или частоту следования его посылок. Для увеличения последнего параметра, например, достаточно уменьшить емкость конденсаторов у С1 и С2.

Далее, переведя движок резистора R2 в верхнее положение, заставьте сигнализатор замолчать. В этом режиме проверьте величину потребляемого устройством тока. Если на выводе 14 DD1 напряжение близко к нулю, а общий ток более 5 мА, попробуйте уменьшить сопротивление резистора R8. Последнее может, правда, несколько снизить громкость звучания самого сигнала. Что ж, тогда придется поискать компромисс между громкостью и экономичностью в режиме «ожидания неприятностей».

Окончательные испытания самоделки проводят, установив узел кронштейна на плиту, в зоне зажженной горелки. Подождав 8…10 с (пока прогреется датчик), поворачивают ручку подстроечного резистора до положения, при котором пропадает сигнал.

Теперь уже выключают горелку ее краном. Убеждаются, что через 3…5 секунд после этого раздается тревожный звук. Остается окончательная сборка, и сигнализатором можно пользоваться по прямому назначению. А при желании легко приспособить самоделку к решению и других, дополнительных задач. Например, присоединив вместо термодатчика два щупа и погрузив их в среду с изменяющимся сопротивлением, можно узнать объективное состояние последней. В частности, проверить наличие влаги в почве, чтобы решить, скажем, вопрос о целесообразности полива. Более того, универсальный чуткий датчик вполне приемлем и при определении готовности выпечки тортов-пирожных. Или — как своеобразный детектор эмоционального состояния человека (по электропроводности кожного покрова). Правда, для этих целей лучше вместо узла кронштейна изготовить специальный щуп (наподобие вилки), в рукоятке которого легко разместить подстроечный резистор, снабдив его соответствующей шкалой пороговых уровней сопротивления.

Ю. ПРОКОПЦЕВ