В. Дригалкин - Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности
Рис. 11.3. Распиновка микросхемы К174УН7.
Музыкальный квартирный звонок
Сейчас уже никто не удивляется, если при нажатии на кнопку дверного звонка, вместо привычного «тр…р» или «динь-дон» раздается отрывок популярного музыкального произведения, голоса животных или трель птиц. В магазинах бытовой электроники продается много различных российских и зарубежных музыкальных звонков, которые зачастую дешевле электромеханических. Большинство отечественных звонков строятся на основе микросхем серии УМС-7 или УМС-8, собранных почти по типовой схеме. В радиолюбительской литературе неоднократно описывались недостатки типовой схемы (резкий звук, вызванный импульсным характером выходного сигнала; при кратковременном нажатии на кнопку «Пуск» первая мелодия звучит не до конца и др.) и предлагались усовершенствованные варианты схемы включения. На рис. 11.4 показана схема еще одного варианта такого звонка.
Рис. 11.4. Принципиальная схема музыкального квартирного звонка.
Ее отличие от типовой в том, что звучание более спокойное и мягкое, а при кратковременном нажатии на кнопку S3 (Bell) устройство полностью проигрывает музыкальный фрагмент.
Резкость звука звонка, включенного по типовой схеме, вызвана тем, что на динамическую головку, подсоединенную к коллекторной цепи выходного транзисторного ключа, поступают однополярные прямоугольные импульсы тока. Такой сигнал богат высокочастотными гармониками, которые, входя в резонанс с катушкой динамика и его механической системой, а также акустическим оформлением, придают музыкальному фрагменту несвойственную ему окраску. Кроме того, ток, протекающий через звуковую катушку динамика, содержит постоянную составляющую, которая смещает диффузор и уменьшает громкость звучания. В промежутках между различными участками музыкального фрагмента появляются громкие и резкие щелчки, вызванные перепадом этой постоянной составляющей. Работа транзистора в ключевом импульсном режиме на низкоомную нагрузку приводит к тому, что сопротивление транзистора в режиме насыщения оказывается намного больше, чем сопротивление звуковой катушки динамической головки. Именно поэтому значительная часть энергии тратится на нагревание транзистора, а не на раскачку диффузора.
Эти недостатки можно устранить, если динамик подключить к выходу транзисторного каскада через согласующий трансформатор (Т1), имеющий высокоомную первичную обмотку A) и низкоомную вторичную B). Кроме того, включив параллельно первичной обмотке конденсатор (С3), мы получаем колебательный контур, настроенный на среднюю частоту музыкальных фрагментов. Наличие трансформатора согласует низкоомную катушку динамика с относительно высокоомным выходом ключа, а наличие резонансного контура сглаживает прямоугольные импульсы, делая их более близкими к синусоидальным и подавляет ненужные высокочастотные гармоники.
Поскольку добротность контура невысокая, воспроизводятся все ноты, заложенные в музыкальный автомат. Наличие резонанса в контуре приводит к тому, что напряжение на первичной обмотке трансформатора получается немного выше напряжения питания микросхемы, что приводит к увеличению громкости звука.
Второй дефект типовой схемы состоит в том, что при кратковременном непродолжительном нажатии на кнопку Bell мелодия звучит не до конца. Дело в том, что время звучания в этом случае определяется не продолжительностью музыкального фрагмента, а емкостью конденсатора, блокирующего пусковую кнопку. В схеме (см. рис. 11.4) с инверсного выхода микросхемы (вывод 14) импульсы через С1 поступают на детектор на D1 и D2, поэтому на 13-м выводе микросхемы единица будет присутствовать все время, пока звучит музыкальный фрагмент.
Питается музыкальный звонок от бестрансформаторного источника питания на выпрямителе D7 и параметрическом стабилизаторе, состоящем из цепочки диодов D3-D6 и конденсатора С4, гасящего реактивное сопротивление. На диоды D3-D6 падает напряжение 2–2,5 В. Конденсатор С2 сглаживает пульсации полученного постоянного тока.
Трансформатор Т1, как уже говорилось ранее, должен иметь высокоомную первичную обмотку и низкоомную вторичную. Это можно померить тестером. Устройство не нуждается в налаживании, разве что конденсатором СЗ можно подстроить желаемый тембр звучания.
Новогодняя гирлянда
На сегодняшний день существует масса интересных елочных гирлянд, которые мигают и по-разному переливаются. Стоят они относительно недорого, но нет ничего лучше, чем собрать гирлянду самому. Пусть она будем менее функциональна, но знать, что это сделано собственными руками — это, признайтесь себе, приятно. Предлагаемое устройство (рис. 11.5) предназначено для управления гирляндой. Оно не требует налаживания и начинает работать сразу после включения питания.
Рис. 11.5. Принципиальная схема простой новогодней гирлянды.
В самоделке можно использовать следующие детали: диоды любого типа на ток не менее 300 мА и напряжение 250–300 В, например старые серии Д7, Д226, Д237 или один диодный блок КЦ402, КЦ405, КЦ410 с любым буквенным индексом; тиристор с такими же рабочими характеристиками, например КУ201К, КУ201Л, КУ202К — КУ202Н, КУ208В, КУ208Г, ТС122-8, ТС122-9.
Гирлянду лучше всего составить из 20 ламп на напряжение по 12 В или из 10 ламп на напряжение по 26 В. Остальные детали — любого типа. Частоту включения гирлянды можно изменять, увеличивая или уменьшая емкость конденсатора.
Автомат периодического включения и выключения нагрузки
В домашнем обиходе часто требуется, чтобы электробытовые приборы работали в периодическом режиме. Например, электронагреватель и вентилятор должны включаться и выключаться с определенными промежутками времени. Данное устройство (рис. 11.6) понадобится вам в такой ситуации, также оно может пригодиться, если ваш холодильник перестал отключаться.
Рис. 11.6. Принципиальная схема автомата периодического включения и выключения нагрузки.
Работает устройство так: при подаче питания на микросхему U1 начинает заряжаться конденсатор С1, в результате на выводе 3U1 появляется напряжение, близкое к напряжению питания. По окончании зарядки конденсатора С1 внутри микросхемы U1 открываться транзистор, соединяющий ее седьмой и первый выводы, вследствие чего конденсатор С1 разряжается через резистор R2. После этого цикл работы прибора повторяется. Время работы и отключения нагрузки представлены в табл. 11.1. Сверяясь с ней, легко рассчитать другое время.
Обязательно прикрепите симистор Q1 к радиатору. Размеры радиатора зависят от мощности коммутируемой нагрузки: чем больше мощность, тем больше радиатор.
Универсальное зарядное устройство
Эта самоделка (рис. 11.7) предназначена для зарядки любого количества никель-кадмиевых аккумуляторов. Достигается это изменением подачи определенного входного напряжения +VCC на устройство.
Рис. 11.7. Принципиальная схема универсального зарядного устройства.
Входное напряжение должно быть больше суммы заряжаемых аккумуляторов на 2 В, то есть, если вы заряжаете два аккумулятора, каждый естественно является носителем 1,5 В (а это в общем 3 В), подаваемое входное напряжение должно быть 5 В. Для этого устройства можно подобрать любые компоненты, главное, чтобы диоды были способны выдержать зарядный ток. Резисторы на схеме ваттностью 0,25 Вт, транзистор КТ814 можно заменить на КТ816. В процессе зарядки светодиод HL2 горит, по окончании гаснет.
Зарядное устройство собрано на плате из текстолита (рис. 11.8) размерами 76429 мм. На ней размещены детали и аккумуляторный отсек. Размеры платы рассчитаны на монтаж батарейного отсека на два аккумулятора. На рисунке слева представлен фрагмент платы, в котором исключен батарейный отсек. Далее дело за вами…
Рис. 11.8. Печатная плата универсального зарядного устройства.
Цифровые электронные часы
Цифровые электронные часы (рис. 11.9), предлагаемые вашему вниманию, собраны на хорошо известном радиолюбителям комплекте микросхем — К176ИЕ18 (двоичный счетчик для часов с генератором сигнала звонка), К176ИЕ13 (счетчик для часов с будильником) и К176ИД2 (преобразователь двоичного кода в семисегментный). Поэтому на рассказе о работе этих микросхем мы не будем останавливаться.
Рис. 11.9. Принципиальная схема электронных часов.
