6.1. ИМИТАТОР ГОЛОСОВ ПТИЦ
Это простое устройство поможет "оживить" игрушку для ребенка, но оно может найти и другие применения. Электрическая схема (рис. 6.1) позволяет имитировать голоса птиц. Так, при емкости С5 — 0,015 мкФ звук будет похож на писк птенцов, а при подключении параллельно (включателем S1) еще емкости С4 — 0,068 мкФ — крик чаек. Проведя небольшие эксперименты с величиной конденсаторов С4, С5 и резистором R3, можно получить и многие другие голоса птиц. Интервал между звуками зависит от величины номиналов R2 и С2.
Рис. 6.1. Электрическая схема имитатора
В качестве источника звука HF1 применяется пьезоизлучатель ЗП-1 — он отлично передает необходимый спектр сигналов. А для увеличения громкости звука пьезоизлучателя использован трансформатор Т1, намотанный на броневом сердечнике Б22 из феррита марки М2000НМ (или М1500НМ) (рис. 5.6). Обмотка содержит 80+250 витков провода ПЭЛ диаметром 0,12 мм с отводом от верхнего (по схеме) вывода.
В качестве Т1 допустимо применение также согласующего трансформатора от малогабаритных радиоприемников, но при этом могут быть уменьшены высокочастотные составляющие в спектре сигнала и звук будет иметь немного другой тембр звучания. Это кому как нравится.
При настройке схемы из-за технологического разброса параметров транзисторов КП313А при изготовлении может потребоваться их подбор. Поэтому лучше его временно устанавливать на съемную колодку Х1.
Микросхема D1 заменима на 564ЛН2, а вместо VD1 подойдут любые импульсные диоды. Транзистор VT1 можно применить типа КТ3102А, но при этом надо уменьшить R6 до 1 кОм. Конденсаторы и резисторы — любого типа.
Рис. 6.2. Топология печатной платы и расположение элементов (пьезоизлучатель HF1 не показан)
Топология печатной платы и расположение на ней элементов приведены на рис. 6.2. Пьезоизлучатель устанавливается над радиодеталями платы.
Схема сохраняет работоспособность при изменении питания от 3,5 до 5 В и потребляет ток не более 20 мА.
6.2. ЭЛЕКТРОАКОПУНКТУРНЫЙ СТИМУЛЯТОР
В настоящее время традиционное использование в медицине иглотерапии с успехом может заменить электрический стимулятор биологически активных точек. Этот простой прибор поможет самостоятельно лечить различные заболевания. Особенно он будет полезен при болезнях, дающих аллергическую реакцию в случае лечения химическими препаратами.
При использовании электроакопунктурного стимулятора нужно проконсультироваться с опытным в области иглотерапии врачем, который подскажет, какие точки и как связаны с внутренними органами.
Рис. 6.3
Для облегчения поиска активных точек стимулятор имеет положение переключателя S1 ПОИСК (рис. 6.3). Известно, что сопротивление кожи в месте расположения активных точек значительно меньше, чем в остальных местах. Эта особенность и используется при поиске. О значении сопротивления поверхности можно узнать по величине отклонения стрелки прибора РА1. О правильном определении биологически активной точки тела можно судить также по большой амплитуде отклонений стрелки прибора РА1 в режиме РАБОТА.
При пользовании прибором один электрод с помощью токопроводного зажима крепится к уху, а вторым, выполненным в виде острого щупа (радиус закругления конца 0,3...0,6 мм), касаются точек тела. При этом в активных точках должно ощущаться легкое покалывание (когда прибор включен).
Резистором R9 можно регулировать величину протекающего тока. Нужная точка стимулируется в течение 15...20 секунд. За один сеанс много точек стимулировать нежелательно.
Питается устройство от аккумулятора 7Д-0.125Д или аналогичной батарейки с напряжением 9 В.
В устройстве имеется звуковая индикация которая срабатывает при снижении напряжения питания ниже 7,4 В, что позволяет вовремя сменить или подзарядить элементы питания.
Электрическая схема стимулятора собрана на трех КМОП микросхемах, что обеспечивает малое потребление тока. Она состоит из задающего генератора на элементах микросхемы D1.1 и D1.2, делителя частоты (D2), индикатора снижения напряжения (VT1, D1.3, D3.1...D3.4). На выходных электродах схемы действует двухполярное напряжение с амплитудой в два раза больше, чем напряжение питания.
При отключении устройства (положение 81 — ОТКЛ) одна из групп контактов закорачивает выводы микроамперметра РА1, что обеспечивает защиту механизма измерительного прибора от повреждения при транспортировке.
В схеме применены переменные резисторы типа СП2-2-0.5 , а остальные резисторы — С2-23, конденсаторы типа К10-17. Микроамперметр РА1 со шкалой 50-0-50 мкА, например типа М4247 (нуль в середине шкалы). Пьезоизлучатель HF1 заменяется на ЗП-3, ЗГИ 8 или аналогичный. Переключатель S1 — ПГ2-18-ЗП4Н .
Транзистор может применяться с любой последней буквой в обозначении.
Настройка схемы заключается в установке порога срабатывания звукового сигнализатора резистором R2 при изменении питающего напряжения. Для этого потребуется стационарный источник с изменяемым выходным напряжением.
При использовании указанных деталей, все устройство легко размещается в корпусе с размерами 110х110х30 мм.
6.3. ПРОСТОЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ТОКА В НАГРУЗКЕ
Иногда требуется периодически включать (или выключать) подключенную к источнику питания нагрузку, например лампу аварийной сигнализации в автомобиле, звуковую сирену и т. д.
Рис. 6.4
Приведенная на рис. 6.4 схема может так же найти применение в различных игрушках и автоматических устройствах, где требуется обеспечивать прерывистый режим работы. Устройство может также использоваться и как вибратор, для перемешивания раствора.
Схема работает от источника с напряжением от 2,4 до 5 В. При использовании реле К1 на напряжение 9 В рабочее напряжение может быть увеличено до 13 В. В этом случае в цепь базы транзистора VT2 необходимо установить резистор 56...100 Ом.
Рис. 6.5
Схема является несимметричным мультивибратором, где время включения реле (период) зависит от номиналов элементов С1 и R2. Резистором R1 период может меняться в диапазоне от 0,5 до 12 секунд, при этом реле включается примерно на 0,5 секунды.
Чтобы обеспечить работу схемы при низковольтном питании, реле К1 выполнено на основе любого открытого реле с катушкой, намотанной проводом ПЭВ диаметром 0,33 мм. Намотка выполняется до заполнения всего каркаса катушки.
При выборе реле необходимо учитывать допустимый ток через контакты и удобство разборки конструкции для перемотки катушки на более низкое рабочее напряжение. Удобно для этих целей взять польские KP460DC (рис. 6.5), но подойдут и многие отечественные.
6.4. ПОРТ КЕМПСТОН ДЖОЙСТИКА ДЛЯ ZX-SPECTRUM
Эта схема предназначена для тех, кто уже имеет или же только собирается изготовить популярный бытовой компьютер из семейства совместимых с ZX-SPECTRUM.
Рис. 6.6
Предлагаемая схема (рис. 6.6) отличается от аналогичных малым потреблением тока, так как выполнена на трех КМОП микросхемах. Другим достоинством схемы является наличие режима автоматического оружия (включается тумблером SA1), что, как показывает опыт, для некоторых игр является очень удобным.
При работе устройства используется возможность микросхемы 561 ЛН1 находиться в третьем состоянии (выходы отключены от нагрузки при лог. "1" на выводе 4). Это позволяет ее подключить непосредственно к цепям микропроцессора Z80. Схема работает при опросе порта компьютером.
Генератор, собранный на микросхеме DD1, обеспечивает подачу импульсов с частотой примерно 2 Гц при нажатии на кнопку ОРУЖИЕ, если тумблер SA1 установлен в нижнее положение на схеме.
Резисторы R1...R6 могут быть 1...10 «Ом. Вместо микросхем 561-ой серии можно применить серию 564.
При наличии места устройство размещается внутри компьютера или же в виде отдельной приставки, подключаемой к системному разъему (Х2).
6.5. ПОДКЛЮЧЕНИЕ МОНИТОРА "ЭЛЕКТРОНИКА 32 ВТЦ-202" К КОМПЬЮТЕРУ СЕМЕЙСТВА IBM
Те, кто уже имеет опыт работы с компьютерами стандарта IBM, уже вряд ли захотят пользоваться другими бытовыми компьютерами. Такой компьютер может быть не только отличным игровым партнером, но и способен выполнять полезную работу, становясь вашим надежным помощником.
Рис. 6.7. Доработка схемы платы модуля видеоканала
Покупать для дома полностью скомплектованный компьютер семейства IBM (центральный блок с процессором, клавиатура, монитор и другими устройствами) довольно дорого, но, если у вас дома есть широко распространенный монитор "Электроника 32 ВТЦ-202", расходы можно уменьшить, подключив его к компьютеру в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.7, а остальные узлы докупать по мере необходимости.
Потребуется незначительная доработка монитора, которая заключается в установке дополнительного разъема ХЗ, например типа РС10, и выполнение соединений, приведенных на схеме. Это необходимо, чтобы разделить сигналы управления интенсивности цвета, приходящие с видеоконтроллера IBM.
Рис. 6.8. Соединительный кабель между монитором и EGA адаптером
Монитор с помощью кабеля (рис. 6.8) подключается к EGA видеокарте компьютера. Разъем ХЗ может быть любым, с соответствующим количеством контактов, а в качестве Х4 (подключаемого к компьютеру) можно использовать разъем типа РП15-9Ш, СИП-101-9 отечественного производства или аналогичные импортные —DB-9M.
При распайке разъема Х4 следует придерживаться нумерации, указанной на разъеме карты EGA (нумерацию легко можно прочитать с помощью увеличительного стекла), так как у отечественных разъемов нумерация другая.
Любая видеокарта EGA имеет микропереключатели, от положения которых зависит режим работы видеоадаптера. Как правило, их четыре, хотя может быть и больше. В этом случае для работы с монитором необходимо первые четыре установить в положение, показанное на рис. 6.9. Установка выполняется до включения компьютера, так как он считывает их состояние только один раз при включении питания. При этом видеокарта будет работать с частотой синхроимпульсов, соответствующей частоте развертки монитора.
Встречаются EGA видеокарты, в которых микропереключатели конфигурации не вынесены на панель с разъемом, и для доступа к ним придется открыть корпус компьютера.
Для получения картинки в центре экрана может потребоваться небольшая подстройка переменными резисторами, установленными в блоке разверток на платах АЗ.3 и A3.2 монитора.
Рис. 6.9. Видеокарта EGA
Такое подключение монитора позволит вам поиграть в популярные компьютерные игры: ПРИНЦ ИЗ ПЕРСИИ, SYPERTETRIS, CHESSMASTER-2100, LHX, RETALIATOR, GODS и многие другие, а также воспользоваться нортоновской оболочкой и утилитами, работать с простым редактором текстов, например "Слово и дело", корректировщиком русских текстов DIACOR (исправление грамматических ошибок) и другими программами. Эта доработка не вносит существенных изменений в работу монитора, и при необходимости его можно использовать для работы с другими
бытовыми компьютерами, например ZX-SPECTRUM.
6.6. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ КОМПЬЮТЕРА
Необходимой частью современного компьютера является Sound Blaster. Он позволяет получить звуковое сопровождение программ. В мире в последнее время большинство звуковых карт (плат) для компьютеров семейства IBM выпускаются без мощного оконечного усилителя и рассчитаны на подключение активных колонок или любого усилительного комплекса. Это позволяет получить более высокое качество звука и исключает перегрузку внутреннего источника питания компьютера.
Имея небольшой опыт работы на персональном компьютере, несложно приобрести и установить звуковую плату в любое свободное гнездо соответствующего разъема на материнской плате (внутри корпуса компьютера). В магазинах большой выбор звуковых карт — от укомплектованных в наборе, включающем колонки, до отдельных узлов. Покупать набор получается значительно дороже, чем то же самое по отдельности. Да и не всех комплектация набора способна удовлетворить качеством компонентов, например входящих колонок. Но приобретя все компоненты по отдельности, есть риск столкнуться с неполной совместимостью узлов. Так, купив хорошую звуковую карту фирмы "Creative" и отлично звучащие колонки SP-690 (50 Вт) фирмы "Advance", при их соединении вместе обнаружились два недостатка. Во-первых сигнал со звуковой карты недостаточен по уровню, чтобы получить от колонок максимальную мощность. Вторым недостатком явился сильный щелчок в динамиках при включении питания компьютера.
Согласовать уровень сигнала и убрать щелчки позволяет схема, приведенная на рис. 6.10. Узлы усилителей УС1 и УС2 идентичны. Каждый канал обеспечивает усиление в 7,5 раз в полосе частот 20...100000 Гц. Конденсатор С4 в цепи базы транзистора VT3 дает плавное нарастание напряжения питания на усилителях — это устраняет прохождение импульсного броска от переходных процессов.
Рис. 6.10. Схема усилителя
Питаться промежуточный усилитель может от блока питания компьютера, для чего потребуется на задней стенке корпуса установить миниатюрный разъем ХЗ, соединенный с цепью +12 В источника питания. Ток потребления схемы не более 4, 6 мА.
В схеме использованы детали: конденсаторы С1...С4 типа К53-1Б, резисторы любого типа. Штекер Х1 должен подходить к разъему звуковой карты, гнездо Х2 типа ОНП-ВГ-68-8/16, 5х14-Р или аналогичное, для подключения штекера активных колонок, ХЗ — любой малогабаритный.
Топология печатной платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 6.11.
Настройка схемы заключается в получении одинакового усиления в каналах, подбором номинала резистора 1R6 (2R6) в пределах 200...1500 Ом (регулируется величина отрицательной обратной связи).
Рис. 6.11. Топология печатной платы
6.7. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СВЕТОВЫХ ГИРЛЯНД
Для светового оформления елки, помещения или витрины магазина часто используют световые гирлянды, рассчитанные на напряжение питания 220В.
Схема устройства (рис. 6.12) позволяет автоматически управлять включением трех гирлянд, что не только привлекает внимание, но и помогает создать праздничное настроение. При этом в зависимости от положения движков переменных резисторов серии импульсов на соответствующих выходах будут различными, что делает эффект загорания не периодическим. Это не утомляет зрение при длительной работе устройства, как в случае одной и той же заданной последовательности включения гирлянд.
Рис.6.12
Коммутация гирлянд осуществляется тиристорами VS1...VS3. Управляют включением тиристоров транзисторные ключи VT1...VT3, на базу которых поступает сигнал от двух источников — генераторов импульсов на элементах микросхемы D1 и сетевой пульсации, проходящей через переменные резисторы R7, R12, R16.
В зависимости от положения соответствующего движка резистора в результате смешивания разночастотных сигналов образуются разные сигналы управления транзисторами, что и образует разные серии световых импульсов.
Устройство рассчитано на подключение к каждому каналу ламп с потребляемым током не более 1 А (мощность нагрузки 220 Вт), однако, если тиристоры установить на радиаторы, а диоды VD1...VD4 использовать более мощные (КД206(А-В) или аналогичные), допустимый ток нагрузки каждого канала увеличится до 2 А,
Для подавления возможных радиопомех, возникающих при работе тиристоров, в цепь питания устройства включен фильтр, состоящий из дросселя Т1 и конденсаторов С1, С2 типа К73-16В на 400 В или аналогичные. Дроссель намотан на двух склеенных вместе ферритовых кольцах типоразмера К20х12х6 мм из феррита марки 2000НМ. Обе обмотки содержат по 30 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм. Остальные конденсаторы: СЗ, С4, С6 - К73-17 ; С5, С7...С9 — К53-4 на 16 В. Переменные резисторы применены типа СПО-0,5 (номинал может быть 12 кОм), остальные резисторы типа С2-23.
В схеме можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей проводимости.
В качестве предохранителя F1 установлена перемычка из медного провода диаметром 0,12...0,16 мм. Сетевой включатель может быть любым, с допустимым током коммутации не менее 3 А.
Общий габариты устройства не превышают 130х130х30 мм.
6.8. РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
Многие пользуются бытовыми электроплитами, а также другими электрическими нагревательными приборами. Некоторые из них, например двухконфорочная электроплитка "Россиянка", имеют термоэлектрические регуляторы нагрева. Терморегулятор позволяет не только экономить электроэнергию, но и делает более удобным процесс приготовления еды.
Термоэлектрические регуляторы обладают низкой надежностью и требуют периодического ремонта или подрегулировки. Избавиться от этих забот поможет схема электронного регулятора мощности (рис. 6.13). Схема позволяет плавно регулировать нагрев двух нагревателей мощностью по 2 кВт каждый.
Использование бесконтактной электронной регулировки мощности в нагрузке не только повышает надежность работы всего устройства, но и позволяет легко дополнить схему таймером (A3), который может через заданный интервал времени отключить нагреватель (ЕК2). Схема таймера (A3) в данной статье не приводится — она может быть любой из опубликованных в литературе.
Для удобства размещения терморегулятора внутри корпуса плитки конструктивно схема выполнена в виде двух узлов на платах с размерами 155х55 мм (схемы А1 и A3 лучше располагать на одной плате).
Электрическая схема блока управления (рис. 6.14) собрана на однопереходных транзисторах и является типовой. Коммутация нагрузки производится с помощью мощных тиристоров VS1 и VS2. Элементы схемы выбраны со значительным запасом по рабочему току, с учетом возможного их размещения (без радиатора) вблизи от нагревательных элементов.
Рис. 6.13. Блоки схемы регулятора мощности: А1 — блок управления, А2 — блок коммутации, A3 — временной таймер, ЕК1 и ЕК2 — нагревательные элементы.
Монтаж силовых цепей схемы (блока А2) выполняется проводом, сечением не менее 2,5 кв. мм в термостойкой изоляции.
В устройстве применены переменные резисторы R1 и R2 типа ППБ-15Г, остальные — типа С2-23. Конденсаторы С1...С4типаК73-9на100В.
В качестве предохранителей F1, F2 можно использовать перемычки из медного провода диаметром 0,3 мм. Варистор RU1 предназначен для защиты элементов схемы от кратковременных бросков напряжения в питающей сети и может применяться типа СН1-1 на 560 В.
Настройка схемы производится резисторами R3 и R7 для получения максимального напряжения в нагрузке при нулевом значении резисторов R1 и R2. Из-за большого технологического разброса параметров однопереходных транзисторов иногда может потребоваться также подбор конденсаторов С1 и СЗ.
Рис. 6.14. Электрическая схема блока управления
6. 9. РЕГУЛЯТОР ЯРКОСТИ ОСВЕЩЕНИЯ
Светорегулятор предназначен для плавного изменения яркости свечения обычных ламп освещения с общей мощностью до 1000 Вт.
Регулирующим элементом схемы (рис. 6.15) является электронный коммутатор — тиристор VS1 типа Т122-20-4 (Т122-25-4), на управляющий электрод которого поступают импульсы открывающего напряжения, сдвинутые по фазе относительно анодного. От момента открывания тиристора (величины фазового сдвига) зависит яркость свечения лампы.
Фазосдвигающая цепь состоит из R6, R7 и С2. Как только напряжение на конденсаторе С2 возрастет до порога срабатывания однопереходного транзистора VT1, он открывается и конденсатор разряжается через резисторы R1 и R2. Яркость освещения изменяется резистором R6.
Рис. 6.15. Электрическая схема светорегулятора
Рис. 6.16. Светорегулятор с плавным нарастанием яркости
В схеме применены резисторы R1...R5, R7, R8 типа МЛТ , R6 — СПЗ-4а, конденсаторы С1, С2—К73-17 на 250 В. Диоды VD1...VD4 подойдут любые высоковольтные, с допустимым током не менее 10 A; VD5 и VD6 можно заменить одним стабилитроном, например типа Д816А. Тиристор VS1 устанавливается на радиатор.
Отмеченные на схеме "*" элементы могут потребовать подбора при настройке. Резистором R7 настраивается максимум напряжения на лампе при нулевом сопротивлении R6.
Показанный на схеме пунктиром светодиод можно не устанавливать, но его наличие позволяет знать, что включена схема, а лампа не светится из-за того, что регулятором яркость свечения уменьшена до нуля.
Вторая схема (рис. 6.16) позволяет не только регулировать напряжение на лампе, но и обеспечивает плавное нарастание яркости свечения до значения, установленного резистором R7. Это значительно продлевает срок службы лампы за счет устранения перегрузки в момент включения. Кратковременная перегрузка лампы возникает из-за того, что нить накала в холодном состоянии имеет на порядок меньшее сопротивление, чем нагретая.
Настройка схемы регулировки яркости выполняется аналогично уже описанной выше, для чего коллектор VT3 временно закорачиваем на общий провод — транзистор VT2 будет в насыщении. После настройки регулятора яркости, при отключенном диоде VD5, подбором номинала резистора R10 добиваемся, чтобы при положении регулятора яркости "максимум" лампа чуть светилась. Теперь можно подключать диод VD5 и проверять работу устройства.
При включении схемы (S1), если регулятор (R7) установлен на максимальную яркость, свечение лампы будет плавно возрастать в течение 1...2 секунд.
Рис. 6.17. Светорегулятор на симисторе с плавным нарастанием яркости
Аналогичную схему можно выполнить на симисторном коммутаторе (рис. 6.17). Что позволяет уменьшить габариты устройства, так как в этом случае не нужны мощные выпрямительные диоды. Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО-0,12 на ферритовом кольце М4000НМ типоразмера К16х10х4 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой, острые грани сердечника закругляем надфилем. Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком, необходимо убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмоткой и ферритом каркаса.
Электролитический конденсатор С2 необходимо использовать с небольшим током утечки, например типа К52-1. Подстроечный резистор R9 типаСПЗ-19а.
Рис.6.18
Вариант топологии печатной платы для схемы с симистором приведен на рис. 6.18.
Применяемые в схемах тиристор и симистор позволяют управлять и более мощной нагрузкой (2000 Вт), но в этом случае их необходимо установить на радиатор.