Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности - В. Дригалкин

Рис. 11.3. Распиновка микросхемы К174УН7.

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.

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.

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.

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 (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.