Электронные подражатели

Устройство, схема которого представлена на рисунке 1, вырабатывает сложный сигнал звуковой частоты, напоминающий птичье пение. Основой для него послужил несколько необычный несимметричный ждущий мультивибратор, собранный на двух биполярных кремниевых транзисторах разной проводимости. Источник питания GB1 (батарея «Корунд») через разъем X1 постоянно подключен к каскаду на транзисторе VT2, который отделен от первого каскада на транзисторе VT1 нормально разомкнутой кнопкой SB1. Особенность устройства — наличие трех времязадающих цепей, чем, собственно, и обусловлен характер звукового эффекта. У имитатора отсутствует общий выключатель питания, поскольку ток потребления в режиме ожидания не превышает 0,1 мкА, а это значительно меньше тока саморазряда батареи.

Работает устройство так. Стоит только нажать на кнопку SB1, и конденсатор С1 зарядится до напряжения батареи GB1. После отпускания кнопки конденсатор станет питать транзистор VT1. Он откроется, и через его переход «коллектор-эмиттер» потечет ток базы VT2, который также откроется. Тут вступает в действие RC-цепочка положительной обратной связи, составленная из резистора R2 и конденсатора С2, и генератор возбуждается.

Поскольку вход генератора относительно высокоомный, а включенный последовательно с конденсатором С2 резистор R2 имеет большое сопротивление, последует импульс тока значительной длительности. Он, в свою очередь, окажется заполненным «паузой» более коротких импульсов, частота которых лежит в пределах звукового диапазона. Возникают эти колебания благодаря наличию параллельного LC-контура, состоящего из индуктивности обмотки капсюля BF1, его собственной емкости и емкости конденсатора С3, включенного по переменному току параллельно обмотке BF1. Из-за нелинейности процесса заряда-разряда конденсаторов С2 и С3 звуковые колебания будут дополнительно модулироваться по частоте и амплитуде. В результате формируется звук, воспроизводимый телефоном BF1 как свист, который непрерывно меняет тембр, а затем обрывается — следует пауза.

После разряда конденсатора С2 начинается новый цикл его заряда — генерация возобновляется. С каждым последующим звуком по мере убывания напряжения на конденсаторе С1 мелодия свиста становится иной, все чаще перемежаясь щелканьем, характерным для птичьего пения, а громкость постепенно снижается. Под конец «трели» слышно несколько тихих, нежных, затухающих свистов. После чего напряжение на базе VT1 станет ниже порога его открывания (около 0,6—0,7 В), оба гальванически связанных транзистора закрываются, и звук прекращается.

Спустя некоторое время конденсатор С1 полностью разрядится (через собственное внутреннее сопротивление, резистор R1, транзистор VT1 и эмиттерный переход VT2), образованная элементами R1, Cl, VT1 цепь оказывается подключенной между базой и эмиттером транзистора VT2, еще более его подзапирая и обеспечивая тем самым высокую экономичность устройства в режиме ожидания. Работу имитатора возобновляют, повторно нажав кнопку.

В устройстве можно использовать транзисторы серий КТ201, КТ301, КТ306, КТ312, КТ315, КТ316, КТ342 (VT1); КТ203, КТ208, КТ351, КТ352, КТ361 (VT2) со статическим коэффициентом передачи по току не менее 30. Резистор R1 любой малогабаритный, например МЛТ-0,125, подстроечный резистор — СПО-0,4, СПЗ-9а. Конденсаторы С2, С3 — МБМ (КЛС, КЮ-7В), С1 — оксидный, например К50-6. Телефон BF1 — капсюль ДЭМШ-1, миниатюрный «наушник» ТМ-2А (в нем удаляют пластмассовую насадку — звуковод) или другой, но обязательно электромагнитный, с сопротивлением обмотки до 200 Ом; кнопка КМ1-1 или МП3.

Налаживание сводится к подбору положения движка подстроечного резистора, при котором воспроизводится нужный звуковой эффект.

Характер «пения» нетрудно изменить, подобрав опытным путем следующие элементы: С1 в пределах 20 — 100 мкФ (определяет общую продолжительность звучания), С2 в пределах 0,1 — 1 мкФ (длительность каждого отдельного звука). Кроме того, С2 и R1 (в пределах 470 кОм — 2,2 МОм) определяют длительность пауз между первым и последующими звуками. Тембровая окраска звуков зависит от емкости конденсатора С3 (1000 пФ — 0,1 мкФ). Вариант расположения элементов с использованием печатного монтажа представлен на рисунке 2.

Занимательность игрушки повысится, если кнопку замаскировать или установить внутри корпуса, используя эластичные свойства материала для включения устройства. Еще лучше вместо кнопки установить геркон, скажем КЭМ-2, приклеив его к внутренней стороне корпуса. Подражатель включается, если к геркону поднести небольшой постоянный магнит (от мебельной защелки).

Устройство можно применить и как звуковой сигнализатор, срабатывающий при замыкании дистанционно расположенной кнопки, подсоединенной параллельно основной.

Электронный имитатор, принципиальная схема которого представлена на рисунке 3, подражает звуку сирены. Устройство состоит из двух идентичных генераторов звуковой частоты, собранных на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4 разной структуры по схеме несимметричного мультивибратора.

В результате взаимодействия близких по частоте акустических колебаний, излучаемых динамическими головками ВА1 и ВА2, работающих «дуэтом», характер звука резко отличается от привычного тонального сигнала, издаваемого одной головкой. Звук приобретает необычную приятную окраску, становится насыщенным, колоритным, обогащается обертонами. При размещении головок на некотором удалении друг от друга наблюдается эффект, близкий к стереофоническому.

Такое устройство можно применить для «озвучивания» детского педального автомобиля, моделей судов, в качестве дверного звонка, для опытов на уроках физики при изучении электроакустики и др. Как же оно действует? Цепь положительной обратной связи составлена из резистора R3 (R6) и конденсатора C1 (С2). От параметров этих элементов зависит основная рабочая частота генерации, а также громкость звука, воспроизводимого динамической головкой ВА1 (ВА2), являющейся нагрузкой генератора. Делитель из резисторов R1 (R4) и R2 (R5) создает необходимое напряжение смещения на базе VT1 (VT3), определяющее режим работы по постоянному и переменному токам каждой пары взаимосвязанных транзисторов.

Чтобы исключить влияние друг на друга генераторов за счет гальванической связи, каждый снабжен автономным источником питания G1 и G2. Включают имитатор сдвоенной кнопкой SB1.

В устройстве можно применить любые транзисторы серий КТ201, КТ301, КТ306, КТ312, КТ315, КТ342, КТ373 (n-p-n) и МП13 — МП16, МП20, МП25, МП26, МП39 — МП42 (p-n-p) с коэффициентом передачи тока базы не менее 30. Резисторы МЛТ-0,125 или МЛТ-0,5, конденсаторы МБМ, КМ и другие. Динамические головки мощностью 0,1—2 Вт, с сопротивлением звуковой катушки постоянному току 4—16 Ом. Вместо них можно применить электромагнитные телефонные капсюли с сопротивлением катушки постоянному току 30— 200 Ом (например, ДЭМШ-1, ДЭМ-4м, ТМ-2А). В этом случае сопротивление резисторов RI, R4 следует увеличить. Кнопочный выключатель типа КМ2-1. Питание — элементы 332, 343 или 373. Имитатор смонтирован на двух платах размером 45X35 мм, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1 —1,5 мм (рис. 4). Проводники платы представляют собой участки фольги, разделенные прорезями, выполненными с помощью резака, изготовленного из обломка полотна слесарной ножовки. Выводы элементов вставляют в отверстия платы и припаивают с противоположной стороны к фольгированным площадкам. У транзисторов серий КТ315, КТ361 (и других с подобными корпусами) выводы удлиняют с помощью припаянных к ним отрезков медного провода Ø 0,3— 0,4 мм и надевают на них изоляционные трубочки.

Налаживание сводится к поочередной настройке генераторов. Сначала источник питания подсоединяют к первому из них и подбором сопротивления резистора R2 добиваются наибольшей громкости звукового сигнала. Затем ту же операцию повторяют для второго генератора. После этого включают сразу оба генератора и прослушивают их совместное действие, экспериментально определяя наилучшее взаимное расположение головок (в реальной конструкции). Рабочую частоту генераторов подбирают, изменяя емкость конденсаторов C1, С2 в пределах 0,033— 0,25 мкФ. Если же их величины отличаются, характер звука будет иной, но по-своему интересный.

А вот еще один вариант электронного подражателя — он позволяет имитировать рокот работающего двигателя внутреннего сгорания и тональный сигнал гудка. Такое универсальное устройство поможет «оживить» различные игрушки, макеты и модели машин и механизмов, например автомобилей, мотоциклов, тракторов, тепловозов.

Основой устройства является несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры (рис. 5). Расширить возможности имитатора удалось за счет применения двух отдельных частотозависимых цепей с различной постоянной времени, коммутируемых кнопочным переключателем SB1. Включают устройство тумблером SA1, подав напряжение батареи GB1.

В положении SB1, показанном на схеме, частота колебаний мультивибратора определяется параметрами времязадающей цепи R1R3C1, соединенной с базой транзистора VT1. Генератор работает в режиме метронома, вырабатывая периодически повторяющиеся импульсы со значительными паузами между ними — работает «мотор». Его звуки воспроизводит динамическая головка ВА1, включенная через трансформатор Т1, служащий коллекторной нагрузкой транзистора VT2. Частоту «выхлопов» регулируют переменным резистором R1. В верхнем по схеме положении его движка «выхлопы» редки. Переводя движок в нижнее положение, сопротивление резистора уменьшают — «мотор» прибавляет обороты, скорость увеличивается.

Если нужно подать звуковой тональный сигнал, нажимают на кнопку SB1, и с базой транзистора VT1 окажется соединенной другая цепь R2C2R4, преобразующая устройство в генератор звуковой частоты. Длительность звукового сигнала зависит от времени нажатия кнопки.

В реальном механизме, скажем, в автомашине, громкий сигнал гудка заглушает шум работающего двигателя, это обстоятельство учтено и в имитаторе — стоит отпустить кнопку, сигналы переключаются и слышен шум работающего «мотора».

Когда «двигатель» нужно «заглушить», его «обороты» снижают до минимума, а затем отключают питание — «мотор» перестает работать, но не сразу. Слышится еще один-три такта «холостого хода» с убывающей громкостью, что обусловлено энергией, запасенной конденсатором С3.

О деталях. Транзисторы кремниевые маломощные: VT1 (n-p-n) любой серий КТ201, КТ301, КТ306, КТ312, КТ315, КТ342, КТ373; VT2 (p-n-p) — любой серий КТ208, КТ209, КТ351, КТ352, КТ361. Постоянные резисторы МЛТ-0,125 — МЛТ-0,5; переменный резистор любого типа, желательно группы А.. Оксидные конденсаторы К50-3, К50-6; С2 — бумажный, металлобумажный или керамический (БМ, МБМ, КЛС).

Трансформатор — выходной, от любого транзисторного радиоприемника. Используется лишь одна половина первичной обмотки, имеющей средний вывод. Динамическая головка — мощностью 0,1—2 Вт и с сопротивлением звуковой катушки постоянному току 6 — 10 Ом. SA1 — тумблер любого типа, например П1Т-1-1, МТ-1; SB1 — кнопка с самовозвратом типа КМ1-1, КМД1-1 или самодельная на базе микропереключателя МП, а также П2К. без фиксатора. GB1—батарея 3336Л («Рубин») или три последовательно соединенных элемента 343, 373.

Универсальный имитатор собран на монтажной плате размером 56Х36 мм, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1,5—2 мм методом прорезания токопроводящих площадок (рис. 6). Для крепления в ней предусмотрены три отверстия.

Трансформатор приклеивают к плате выводами вверх. К ним припаивают отрезки многожильного монтажного провода в изоляции и подсоединяют к фольгированным площадкам.

Собранное без ошибок устройство с применением исправных элементов начинает функционировать сразу. Но поскольку максимум и минимум оборотов двигателя у разных машин неодинаков, емкость конденсатора С1 следует подобрать в пределах 1—5 мкФ. Тональность сигнала определяет в основном емкость конденсатора С2, которая колеблется от 0,033 до 0,25 мкФ, а громкость (и в небольших пределах тональность) устанавливают подбором номинала резистора R4, изменяя тем самым скважность импульсов звуковой частоты. Чтобы получить более глухие «выхлопы», обмотку I шунтируют конденсатором емкостью 0,047 мкФ.

Иногда регулятор частоты оборотов «мотора» (резистор R1) совмещают с выключателем питания. В этом случае рекомендуем применить переменный резистор с выключателем — ТК, ТКД или СП3-106.

Е. САВИЦКИЙ, г. Коростень, Житомирская обл.