Звуковой генератор сравнительно простой, но вместе с тем интересный прибор. С помощью звукового генератора можно собрать много нужных и оригинальных приборов. Каких? Например, автолюбитель или турист соберет фонарь-мигалку, начинающий радист — прибор для обучения радиотелеграфной азбуке, затейник сможет подготовить карнавальный костюм космонавта, а молодые родители смогут получить электронную няньку. Правда, интересно?
Однако это не все. Оказывается, звуковой генератор может помочь и спортсменам, и врачам, и ученым. Но об этом подробно рассказано дальше. А теперь познакомимся с устройством самого прибора.
Звуковые генераторы строятся по различным схемам. Но наиболее прост по своему устройству, не требует дефицитных деталей, безотказен и экономичен в работе генератор, собранный по схеме мультивибратора.
Мультивибратор
Схема мультивибратора содержит два усилительных каскада на резисторах с положительной обратной связью (см. рис. 1, а). Через конденсаторы С 1 и С 2 выход каждого каскада соединен со входом другого. В результате такой связи обеспечиваются условия самовозбуждения и возникают незатухающие электрические колебания — усилитель становится генератором. Таким образом, схему мультивибратора можно рассматривать как двухкаскадный усилитель со 100 %-ной положительной обратной связью. Причем совершенно безразлично, какой каскад считать первым, а какой вторым. Каскады мультивибратора иначе называют плечами (см. рис. 1, б).
Рис. 1. Основная схема мультивибратора на транзисторах, цепь обратной связи выделена жирной чертой
Если элементы, стоящие в обоих плечах мультивибратора, одинаковы, то мультивибратор называют симметричным. Если. же равенство плеч нарушено, то мультивибратор несимметричный.
Форма и частота колебаний, генерируемых мультивибратором, зависят от емкости конденсаторов связи С 1 и С 2 и величин сопротивлений резисторов R1 и R 3 в цепях без транзисторов. При уменьшении емкости этих конденсаторов или сопротивлений резисторов частота колебаний возрастает, и наоборот, при увеличении их значений частота колебаний уменьшается. Для плавной регулировки частоты генератора последовательно с резисторами R 2 и R 3 включается регулируемый резистор R 5 (рис. 2, а). Если есть необходимость в ступенчатой регулировке частоты, то изменяют емкость конденсаторов, включая вместо С 1 и С 2 емкости С' 1 и С' 2 .
Формы колебаний изменяются нарушением соотношения величин сопротивлений или емкостей, стоящих в плечах мультивибратора.
Сигнал обычно снимается через переходный конденсатор С 3 . Если же величина (амплитуда) сигнала недостаточна, то их усиливают одним и более каскадами УНЧ. Схема с одним каскадом усиления, собранным на транзисторе Т 3 , показана на рис. 2, б.
Рис. 2. Элементы регулирования и усиления сигнала
Регулировка частоты колебаний, генерируемых мильтивибратором ( а ), и усиление их амплитуд ( б )
В отдельных случаях в качестве нагрузки в коллекторную цепь одного из транзисторов включается электромагнитное реле (см. например, рис. 32 на стр. 45) или другой прибор Итак, для сборки звукового генератора по схеме мультивибратора (рис. 3, а) понадобятся два одинаковых транзистора Т 1 и Т2 (практически любые). Наиболее удобны триоды типа П13—П16.
Кроме триодов для сборки генератора, понадобятся четыре постоянных резистора R 2 —R 4 и один переменный R 5 , который включается как реостат и является регулятором тона (частоты колебаний), три конденсатора С 1 — С 3 постоянной емкости, выключатель Вк (самодельный или типа тумблер). При сборке лучше всего применять малогабаритные детали: постоянные резисторы типа УЛМ, ММЛТ или МЛТ, регулируемые типа СПО, конденсаторы типа КТМ.
К выходу звукового генератора могут быть подключены головные телефоны (наушники) или электродинамический громкоговоритель (рис. 3, б).
Рис. 3. Сборка звукового генератора
Данные деталей указаны на схеме, однако сама схема генератора подобрана таким образом, что допускаются значительные отклонения от номинальных значений этих величин. Для монтажа генератора лучше использовать пластины фольгированного гетинакса размером 30х35 мм (с усилителем 30х50 мм), толщиной 2–3 мм.
Сначала плата зачищается наждачной бумагой. Затем на листке миллиметровой бумаги, равной по размерам подготовленной пластине, размечают места крепления деталей и их пайки. После этого бумагу накладывают на пластину и просверливают узловые отверстия диаметром около 0,8 мм.
Теперь на пластину наклеивается миллиметровая бумага с начерченными на ней линиями соединения деталей, и скальпелем или бритвой эти места аккуратно вырезаются, таким образом получают трафарет будущей схемы. Потом тонкой кисточкой наносится слой декоративного лака на открытые места пластины. Просушенная пластинка опускается в теплую воду для снятия бумаги.
Травление пластины производится в водном растворе хлорного железа, взятого в пропорции 1:10. Четыре-пять часов травления достаточны для растворения фольги, не покрытой слоем лака, наоборот, на покрытых лаком участках фольга сохраняется. Лак удаляется ацетоном, а пластина тщательно промывается и сушится.
Монтаж можно делать и на обычной пластмассовой пластине, используя для пайки и закрепления деталей шпильки из медной луженой проволоки (см. рис. 3, б) и изолированные соединительные провода. При монтаже звукового генератора пайку полупроводниковых триодов следует производить с отводом тепла (держать пинцетом вывод чуть выше места пайки).
Для электропитания звукового генератора необходим источник с напряжением 3,7–4,5 в при работе на головные телефоны; при включении громкоговорителя напряжение батареи необходимо увеличить до 6–9 в. Одного комплекта питания достаточно на продолжительный срок работы. При применении малогабаритных деталей и батарей из трех аккумуляторов Д-0,06 весь генератор свободно размещается в спичечном коробке или коробочке из-под бульонных кубиков, а при применении батарей КБС-Л-0,5 или «Крона» — в кожухе, сделанном из мыльницы, или в корпусе от карманного фонарика.
В заключение хочется заметить, что в конструкциях, описываемых в этой книге, многие схемы генераторов взаимозаменяемы.
Если почему-либо у вас нет деталей для данной схемы генератора (например, трансформатора), постарайтесь заменить ее схемой, описываемой в другой конструкции.