1.1. Имитатор звуков паровоза

Прокопцев Ю. [1]

Имитатор звуков паровоза представляет собой генератор инфранизкой частоты, источник «белого» шума и усилитель звуковой частоты. Принципиальная схема имитатора приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема имитатора звуков паровоза

Несимметричный мультивибратор генератора собран на транзисторах VT1 и VT2. Переменным резистором R1 и подбором емкости конденсатора С1 можно изменять частоту генерируемых им импульсов. С коллекторной нагрузки транзистора VT2 импульсы генератора подаются на базу транзистора VT3, у которого не подключен коллектор для создания шумового сигнала. С его эмиттера сигнал поступает на базу транзистора VT4, который вместе с транзисторами VT5 и VT6 образует усилитель низкой частоты, нагруженный звукоизлучателем ВА1. Размещение деталей на печатной плате показано на рис. 2.

Рис. 2. Печатная плата и расположение деталей

Вместо транзисторов МП38А можно использовать КТ315А, вместо МП41 и МП42А-КТ361 с любым буквенным индексом. На роль «шумового» транзистора VT3 следует попробовать несколько экземпляров МП42А и выбрать наиболее шумящий. В качестве звукоизлучателя подойдет любая динамическая головка. Для питания можно применить батарею «Крона» или «Корунд».

1.2. Имитатор звуков стрельбы

Панкратьев Д. [2]

Этим устройством можно оснастить детский игрушечный автомат для создания световых вспышек и звуков стрельбы. Схема (рис. 3) построена следующим образом.

Задающий генератор импульсов частотой около 7500 Гц, образованный ячейками DD1.1 и DD1.2 микросхемы К164ЛП2, модулирует цифровой генератор шума, собранный на микросхемах DD3 и DD4, а ячейками DD2.1 и DD2.2 микросхемы К164ЛА7 образован генератор инфранизкой частоты около 10 Гц, которыми модулируются колебания звукового генератора DD2.3, DD2.4 частотой около 750 Гц. Эти сигналы суммируются резисторами R4, R5 и подаются на базу транзистора VT1, выполняющего функции усилителя звукового сигнала, нагруженного на капсюль BF1, в качестве которого можно использовать ДЭМШ-1 или ДЭМ-4м.

С выхода элемента DD2.4 сигнал поступает также на базу транзистора VT2 — усилителя, управляющего вспышками светодиода HL1, которые следуют в такт со звуками стрельбы.

Рис. 3. Принципиальная схема имитатора звуков стрельбы

1.3. Сирена

Шиповский С. [3]

Несимметричный мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 4) представляет собой генератор звуковой частоты, которая в установившемся режиме примерно стабильна. Но после нажатия на кнопку возникает нестационарный режим заряда конденсатора С1 через резистор R1 с постоянной времени, равной 1 с. Полностью конденсатор может зарядиться только за 3 с, и во время заряда схема генерирует звуковой сигнал плавно изменяющегося тона. Если, не дожидаясь полного заряда конденсатора, кнопку SB1 отпустить, заряд конденсатора прекратится, и он начнет разряжаться через резисторы R2 и R3. При этом тон генерируемого звука будет изменяться в обратную сторону. Периодические нажатия и отпускания кнопки сопровождаются воспроизведением динамической головкой характерного звука сирены.

Питание устройства осуществляется от батареи «Крона» или от сетевого выпрямителя. Можно использовать сетевой адаптер питания с выходным напряжением 10–12 В.

Рис. 4. Принципиальная схема сирены

2.1. Универсальное зарядное устройство

Никифоров В. [4]

Это зарядное устройство (рис. 5) предназначено для заряда малогабаритных аккумуляторов разного типа, а также для восстановления сухих элементов 316, 332 и батарей 3336. Оно является транзисторным стабилизатором тока, питание на который поступает с мостового выпрямителя переменного напряжения 12 В. Для этого необходим сетевой трансформатор небольшой мощности.

Ток заряда в пределах от 2,5 до 14 мА определяется сопротивлением переменного резистора R5 и поддерживается стабильным не только в течение заряда, но даже при коротком замыкании зажимов ХТ1 и ХТ2. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии тока через выходные клеммы.

Размещение деталей устройства на печатной плате показано на рис. 6. Переменный резистор для регулировки тока заряда устанавливается снаружи устройства.

Рис. 5. Принципиальная схема универсального зарядного устройства

Рис. 6. Печатная плата зарядного устройства

2.2. Зарядное устройство-автомат

Гуреев С. [5]

Предлагаемое устройство рассчитано на заряд автомобильных аккумуляторов напряжением 12 В, а также на использование в других целях в качестве мощного источника питания. Автомат можно использовать либо в автоматическом, либо в ручном режиме. В свою очередь автоматический режим может состоять из подзарядки аккумуляторной батареи «АП» и контрольно-тренировочного цикла «КТЦ». Ручной режим «Ручн.» позволяет заряжать батарею обычным способом. Кроме того, есть возможность применения сетевого трансформатора для питания вулканизатора, переносной лампы и другого оборудования переменным напряжением 12 В.

Режим «АП» обеспечивает постоянную готовность аккумулятора, для чего производится автоматическая его подзарядка до напряжения 14,6-14,8 В с последующим отключением автомата. Если напряжение аккумулятора понизится до 12,8-13,0 В, вновь происходит подзарядка. При этом может быть выбран заряд током 2 или 5 А.

В режиме «КТЦ» производится десульфатация пластин аккумулятора. Для этого многократно чередуются режимы заряда до напряжения 14,6-14,8 В и разряда до 10,6-10,8 В.

Принципиальная схема автомата показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема зарядного устройства-автомата

Включение автомата производится двухполюсными тумблерами SA1, SA2. Назначение других тумблеров: включением SA3 зарядный ток увеличивается с 2 до 5 А; включением SA4 режим «АП» заменяется на «КТЦ». Стабилизация зарядного тока осуществляется по принципу бареттера с использованием ламп накаливания HL1-HL3, которые включены последовательно с нагрузкой. В режимах «АЛ» и «КТЦ» коммутация производится с помощью реле К1, которое управляется компаратором, собранным на операционном усилителе DA1 через усилитель на транзисторах VT2, VT3. Гистерезис создается резистором положительной обратной связи R9. Каскад на транзисторе VT1 обеспечивает автоматическое переключение с заряда на разряд в режиме «КТЦ». Две лампочки накаливания HL4, HL5 сигнализируют о процессе заряда и разряда.

Лампы HL1-HL3- автомобильные 12 В, 40–50 Вт; HL4, HL5 — маломощные на 13,5 и 24 В. Реле ПЭ-30У3. Его обмотка перемотана проводом ПЭВ-2 0,16 мм до заполнения каркаса.

Расположение деталей на печатной плате показано на рис. 8.

Рис. 8. Печатная плата зарядного устройства-автомата

2.3. Простое зарядное устройство

Бирюков С. [6]

Простое зарядное устройство (рис. 9) отличается включением в цепь первичной обмотки силового трансформатора гасящего конденсатора. Это приводит к тому, что во время зарядки аккумулятора ток практически не изменяется и зависит от емкости включенного конденсатора. Переключателем SA1 либо выключают устройство, либо включают конденсатор С2, при котором ток заряда примерно равен 3,5 А, либо параллельно к нему подключают конденсатор С1, что увеличивает ток заряда до 5 А.

При использовании унифицированного трансформатора ТН58-127/220-50 напряжение на вторичных обмотках составляет 16,3 В. Конденсаторы типа МБГЧ с рабочим напряжением 250 В. Использование выпрямительного моста из разных диодов позволяет применить всего два радиатора.

Рис. 9. Принципиальная схема простого зарядного устройства

3.1. Простой кодовый замок

Гусаров В. [7]

Предлагаемый кодовый замок рассчитан на код, содержащий четыре из восьми разных цифр. При нажатии неверной кнопки сбрасывается вся ранее набранная комбинация. Нажатие кнопок правильной комбинации, но в неверном порядке, устройством не воспринимается.

Восемь нормально разомкнутых кодовых кнопок и кнопка звонка для вызова располагаются снаружи охраняемого объекта (рис. 10).

Рис. 10. Принципиальная схема простого ходового замка

Провода от кодовых кнопок оканчиваются двухполюсными вилками. Четыре вилки из восьми (Х16-Х86) подключаются к кодовой панели (Х1а-Х4а) в том порядке, который соответствует цифровой кодовой комбинации. Так, если выбран код 7461, вилку Х7б подключают к X1a, Х4б — к Х2а, Х6б — к Х3а, Х1б — к Х4а. Остальные вилки подключают к сбросовой панели (Х5а-Х8а). Смена кода осуществляется перестановкой вилок согласно новому коду. Для этого вилки нумеруют в соответствии с номерами кнопок, к которым они подключены.

При правильном наборе первой цифры кода (в приведенном примере — при нажатии кнопки «7») замыкаются контакты Х1а и происходит заряд конденсатора С1. Нажатие следующих кнопок согласно коду «4», «6», «1» приводит к поочередному заряду конденсаторов: С2 от C1, С3 от С2 и С4 от С3. В результате открывается составной транзистор VT1-VT2 и срабатывает реле К1, которое контактами К1.1 включает электромагнит ЭМС, механически связанный с ригелем замка. Реле остается на самопитании через контакты SA, так как тока через резистор R2 хватает для удержания, но недостаточно для срабатывания реле. При открывании двери переключаются контакты SA, реле и электромагнит отпускают, пружина замка переводит ригель в исходное состояние, дверь захлопывается и контакты SA возвращаются в положение, показанное на схеме. Конденсаторы С1-С3 быстро разряжаются через контакты SA и диоды VD1-VD3, а С4 — через эмиттерные переходы составного транзистора.

Питание устройства производится от сети переменного тока через выпрямитель, вторичная обмотка трансформатора которого должна иметь напряжение не менее 27 В при токе 1 А.

3.2. Кодовый замок

Жиздюк Р. [8]

Кодовый замок рассчитан на четырехзначный код разными цифрами от 0 до 9, который набирается кнопками SB1-SB10 (рис. 11).

Рис. 11. Принципиальная схема кодового замка

Установка кода производится распайкой перемычек между соответствующими кнопками и четырьмя входами декодирующего устройства. В качестве примера на схеме показан установленный код 3649. Кнопки, не соответствующие коду, заземляются.

Питание устройства осуществляется от сети переменного тока через трансформаторный выпрямитель на диодном мосте VD3 и сглаживающем конденсаторе С3 с стабилитроном VD2.

После подачи питания заряжается конденсатор С1, на что требуется около 5 с, и элементы DD1.1 и DD1.6. переходят в единичное состояние, что соответствует готовности системы. После нажатия первой кнопки кода высокий уровень подается на вход элемента DD1.2 и т. д. Нажатие последней кнопки приводит к высокому уровню на выходе элемента DD1.5, которым открывается транзистор VT1 и включается реле К1, приводя контактами К1.1 в действие электромагнит замка.

При нажатии кнопок, соответствующих коду, и в правильной последовательности, на выходах элементов DD1.2. DD1.3 и DD1.4 создаются высокие уровни. Если же нажимается кнопка, не соответствующая коду, или в нарушение правильной очередности, конденсатор С1 быстро разряжается либо через кнопку непосредственно на землю, либо через кнопку и один из диодов VD4, VD6, VD8 на элемент с низким уровнем на выходе.

Параметры RC-ячеек на входах элементов DD1.2-DD1.4 подобраны так, что для нажатия очередной кнопки отведено время не более 2 с, в противном случае соответствующий конденсатор успевает разрядиться на параллельный резистор, и на выходе этого элемента устанавливается низкий уровень, что препятствует должному эффекту ее нажатия.

Разряд С1 при нажатии неверной кнопки приводит к образованию на выходе элемента DD1.6 низкого уровня. В результате запирается транзистор VT2, отпирается VT3 и срабатывает реле К2, включая своими контактами К2.1 тревожную сигнализацию.

В качестве реле в устройстве используются РЭС6, паспорт РФ0.452.103. Напряжение вторичной обмотки трансформатора 12–15 В при токе до 100 мА.

Рисунок печатной платы и расположение деталей показаны на рис. 12 а, б.

Рис. 12 а . Печатная плата

Рис. 12 б . Расположение деталей

3.3. Электронный кодовый замок

Вяльцев В. [9]

Принципиальная схема замка, изображенная на рис. 13, рассчитана на четырехзначный код, набор которого осуществляется кнопками S1-S4. Нажатие любой из остальных кнопок S5-S10 приводит к сбросу. В схеме использованы две микросхемы К561ТМ2, на входы С и D которых поступает низкий уровень, благодаря чему микросхемы работают в режиме RS-триггеров.

Рис. 13. Принципиальная схема электронного кодового замка

Перед тем как набрать код, нажимают и отпускают кнопку S11 «Код». При этом конденсатор С1 разряжается и начинает заряжаться через резистор R2. Постоянная времени заряда составляет 10,3 с, за это время напряжение на С1 не успевает увеличиться до уровня «1», и на входе S триггера DD1.1 удерживается уровень «0», разрешающий его работу.

Нажатие кнопки S1 переключает триггер, и на его выводе 1 уровень «1» изменяется на «0», разрешая работу триггера DD1.2. Нажатие кнопки S2 переключает DD1.2 и на его выводе 12 появляется уровень «0». Далее нажимают кнопки S3 и S4, срабатывает последний триггер DD2.2 и низкий уровень его вывода 12 включает исполнительное устройство. Набор кода ограничен временем заряда конденсатора С1.

Если за это время не набран полный код или нажата хотя бы одна неправильная кнопка (S5-S10), все триггеры обнуляются.

4.1. Простой металлоискатель

Мартынюк Н. [10]

Принципиальная схема металлоискателя (рис. 14) содержит генератор колебаний УКВ диапазона на транзисторе VT3 и модулирующий их мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2. Генератор нагружен на виток телевизионного кабеля. Индикатором служит УКВ приемник, который настраивают так, чтобы частота генератора находилась на краю полосы пропускания. При приближении к витку металла частота генератора изменяется, и в приемнике сигнал исчезает.

Рис. 14. Принципиальная схема металлоискателя

4.2. Миноискатель

Васильев В. [11]

Принципиальная схема миноискателя приведена на рис. 15. Она содержит генератор высокой частоты на транзисторе VI и приемник, состоящий из гетеродина и детектора, на транзисторе V2. И генератор, и гетеродин приемника собраны по схеме емкостной трехточки. Катушка индуктивности генератора L1, выполненная в виде поисковой рамки, определяет его частоту, которая выбирается порядка 465 кГц. Частоту гетеродина приемника устанавливают подстроечным сердечником катушки L2, на 500 Гц больше частоты генератора. Поэтому в телефонах приемника будет слышен звук частотой 500 Гц.

Рис. 15. Принципиальная схема миноискателя

Если поблизости от рамки окажется металлический предмет, индуктивность катушки L1 и частота генератора изменятся. В результате изменится тональность звукового сигнала. Миноискатель реагирует на металлические предметы, удаленные от него на расстояние около нескольких десятков сантиметров.

Катушка L1 выполнена в виде прямоугольной рамки размерами 175x230 мм из 32 витков провода ПЭВ-2 0,35 мм. Конструкция катушки L2 показана на рис. 16.

Рис. 16. Конструкция катушки L2

В две бумажные гильзы помещены отрезки ферритового стержня марки 400НН или 600НН диаметром 7 мм, один неподвижный длиной 20 мм, а другой подвижный — длиной 35 мм. Гильзы обернуты бумажной лентой, а поверх нее намотана катушка — 55 витков провода ПЭЛШО 0,2 мм.

Транзисторы П422 можно заменить транзисторами КТ3616. Для питания используется батарея 3336 или три элемента типа «АА» по 1,5 В.

Печатная плата с расположением деталей показана на рис. 17.

Рис. 17. Печатная плата

4.3. Прибор для обнаружения металлических предметов

Ильин Д. [12]

Прибор собран по классической схеме на двух генераторах с индикацией биений. Он позволяет обнаружить чугунную крышку люка на глубине до 0,8 м. Принципиальная схема прибора изображена на рис. 18. Он содержит два LC-генератора на транзисторах VT1 (поисковый) и VT2 (эталонный), а также смеситель, собранный на транзисторе VT3. Питание осуществляется от батареи для карманного фонаря напряжением 4,5 В.

Рис. 18. Принципиальная схема прибора

Работа прибора основана на изменении частоты колебаний поискового генератора при приближении его катушки индуктивности к металлическому предмету. В результате биения между частотами поискового и эталонного генераторов, которые выделяются на выходе смесителя, изменяют свой тон.

Оба генератора собраны по схеме с индуктивной обратной связью. Колебательные контуры включены в коллекторные цепи, а катушки связи L2 и L5 — в цепи баз транзисторов. Контурная катушка поискового генератора L1 выполнена в виде рамки, перемещением которой ищут место расположения металлического предмета.

Эталонный генератор с контурной катушкой L4 служит источником опорной частоты, с помощью которой определяется изменение частоты поискового генератора. Переменные напряжения обоих генераторов с обмоток L3 и L6 поступают на транзистор смесителя VT3. В цепи его коллектора помимо токов с частотой первого и второго генераторов возникают токи суммарной и разностной частот. Напряжение разностной частоты, называемое биениями, прослушивается головными телефонами.

В авторском варианте схема собрана на транзисторах П6. Можно использовать транзисторы КТ361 с любым буквенным индексом, желательно, чтобы VT1 и VT2 были одинаковыми.

При поиске частота эталонного генератора подстраивается для получения биений низкого тона, который становится выше при обнаружении металла.

Рамка — прямоугольной формы размерами 300x400 мм и содержит катушки L1, L2 и L3. Катушки L4, L5 и L6 помещают в сердечнике СБ-4. Намоточные данные всех катушек приводятся в табл. 1.

Внешний вид прибора показан на рис. 19.

Рис. 19. Внешний вид прибора

4.4. Универсальный металлоискатель

Нечаев И. [13]

Универсальный металлоискатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 20, способен обнаружить как крупные, так и мелкие металлические предметы. Он содержит сменные катушки диаметром от 25 до 250 мм, что позволяет обнаружить мелкие предметы на расстоянии нескольких сантиметров, а крупные — на расстоянии долей метра.

Рис. 20. Принципиальная схема универсального металлоискателя

Работа металлоискателя основана на традиционном принципе. Он содержит эталонный генератор на элементах DD1.1 и DD1.3 с частотой генерации около 100 кГц и поисковый генератор на элементе DD1.2 с одной из выносных катушек индуктивности, подключаемых к генератору соединителем XS1. Сигналы генераторов подаются на смеситель, собранный на элементе DD1.4, с выхода которого биения через срезающий высшие частоты фильтр R4, С4 поступают на головные телефоны (узел А2).

Пока вблизи выносной катушки нет металла, биения имеют определенную частоту, установленную переменным резистором R2, а звук в телефонах — какую-то тональность. При приближении катушки к металлу тональность изменится.

Напряжение питания подается на микросхему через контакты 2, 4 соединителя XS1 при подключении сменной катушки. Батарея GB1 содержит четыре последовательно соединенных аккумулятора Д-0,1.

Катушка диаметром 25 мм содержит 150 витков провода ПЭВ-1 0,1; диаметром 75 мм — 80 витков ПЭВ-1 0,18; диаметром 200 мм — 50 витков ПЭВ-1 0,3. Индуктивность каждой катушки составляет примерно 1,25 мГн.

5.1. Электронный звонок

Шиповский С. [14]

Электронный звонок можно собрать из мультивибратора с усилительным каскадом на транзисторе VT3 (рис. 21). Применение динамической головки прямого излучения ВА1 обеспечивает вполне достаточную громкость. Для питания используется батарея «Крона», динамическая головка — 0.5ГДШ-2-8.

Рис. 21. Принципиальная схема электронного звонка

5.2. Простой квартирный звонок

Гришин А. [15]

При использовании в электронных звонках микросхем телефонных вызывных устройств достигаются простота, малые габариты и потребление энергии, возможность регулирования уровня громкости. Принципиальная схема квартирного звонка на одной из таких микросхем показана на рис. 22.

Рис. 22. Принципиальная схема звонка

Потребляемый звонком ток от сети переменного тока напряжением 220 В не превышает 7 мА. В качестве звукоизлучателя BQ1 можно применить пьезокерамический преобразователь, обеспечивающий громкое звучание, или установить плату в корпусе абонентского громкоговорителя. Из-за бестрансформаторного питания нужно принять меры безопасности при налаживании и эксплуатации звонка.

5.3. Трели вместо звонка

Кашкаров А. [16]

В телефонном аппарате отключается электромагнитный звонок и вместо него устанавливается предлагаемое устройство (см. рис. 23), которое по звучанию напоминает соловьиную трель. Благодаря наличию конденсаторов С3, С4 от линии поступает только сигнал вызова, при котором напряжение на выходе моста составляет около 14 В. Тон трели определяется параметрами цепи C1, R1. Излучателем ВА может служить телефонный капсюль.

Транзистор МП37 можно заменить на КТ315, а МП42 — на КТ361 (оба — с любым буквенным индексом)

Рис. 23. Принципиальная схема устройства

5.4. Квартирный звонок — из музыкальной открытки

Клабуков А. [17]

С помощью схемы, приведенной на рис. 24, музыкальную открытку можно превратить в музыкальный звонок.

Музыкальная открытка представляет собой генератор мелодии в микросхемном исполнении. Два ее вывода предназначены для подачи питания, другие два — выход звукового сигнала. При замыкании звонковой кнопки SB1 выпрямленное напряжение через параметрический стабилизатор R1, VD1 подается на генератор открытки (узел А1). С выхода генератора сигнал мелодии через резистор R4 поступает на усилитель звуковой частоты, собранный на транзисторах VT3-VT5 с излучателем ВА1. Начинает звучать мелодия.

Рис. 24. Принципиальная схема звонка из музыкальной открытки

Выпрямленное напряжение также поступает на реле времени. Быстро заряжается конденсатор С3, отпираются транзисторы VT1, VT2 и срабатывает реле К1. Контактами К1.1 оно блокирует кнопку SB1, а контактами К1.2 снимает питание с конденсатора С3, который начинает разряжаться через резистор R2 и эмиттерные переходы транзисторов. После разряда конденсатора транзисторы запираются, реле отпускает, звучание мелодии прекращается, силовой трансформатор отключается от сети, а контакты К1.2 замыкаются. Схема вернулась в исходное состояние.

Понижающий трансформатор Т1 и динамическая головка ВА1 использованы от трехпрограммного громкоговорителя ПТ209. Реле РЭС48, паспорт РС4.590.202. Расположение деталей на печатной плате показано на рис. 25.

Рис. 25. Печатная плата и расположение деталей

6.1. Медицинский электротермометр

Новиков Р. [18]

С помощью предлагаемого электрического термометра можно измерить температуру в любой точке тела с погрешностью ±0,1 °C. В качестве чувствительного элемента выбран термистор КМТ-14, включенный в одно из плеч моста постоянного тока (см. рис. 26). К диагонали моста подключен микроамперметр М-130 с током полного отклонения -5…0…+5 мкА. Для измерении температуры переменным резистором R7, который снабжен шкалой, устанавливают баланс моста, и по шкале производят отсчет. Время измерения не превышает 5 с. Термистор подключают к прибору свитой парой проводов. Питание моста осуществляется двумя батареями 3336, соединенными последовательно.

При градуировке термометра сначала переменными резисторами R5 и R8 устанавливают пределы измерения от 34,5 до 42 °C для крайних положений потенциометра R7, после чего наносят деления шкалы. При этом пользуются лабораторным термометром с пределами измерения 0-50 °C и ценой деления 0,1 °C.

Рис. 26. Принципиальная схема медицинского термометра

6.2. Термометр с линейной шкалой

Коноплев П., Мартынюк А. [19]

Электронные термометры, использующие термисторные датчики, обычно обладают нелинейной шкалой, градуировка которой весьма трудоемка. Линейную шкалу термометра можно получить, используя в качестве датчика полупроводниковый диод.

Схема такого термометра показана на рис. 27. Пределы измерения температуры прибора от 0 до +50 °C с погрешностью не более ±0,3 °C.

Рис. 27. Принципиальная схема термометра с линейной шкалой

Прямой ток диода VD1 задается резистором R1. Падение напряжения на диоде подается на один вход электронного вольтметра, собранного на микросхеме А1 по балансной схеме. Полевым транзистором VT1 образован генератор стабильного тока. Этим током на резисторах R5 и R6 создается образцовое напряжение около 0,5 В, которое поступает на другой вход вольтметра. Напряжение разбаланса измеряется стрелочным индикатором Р1 типа М265М (микроамперметр на 50 мкА). Питание на схему термометра подается от аккумуляторной батареи 7Д-0Д с дополнительной параметрической стабилизацией.

В градуировке шкалы термометр не нуждается. Необходимо лишь переменным резистором R7 установить термостабильную точку транзистора VT1 и откалибровать прибор по двум точкам шкалы. Для этого с помощью резистора R5 устанавливают стрелку на нуль при погружении датчика в тающий снег, а резистором R3 — на деление 36,6 °C при измерении температуры тела здорового человека.

Назначение выводов микросхемы К101КТ1А: 2 — база левого транзистора, 3 — эмиттер левого транзистора, 5 — коллекторы, 7 — эмиттер правого транзистора, 8 — база правого транзистора.

6.3. Электронный термометр

Пахомов Ю. [20]

Принципиальная схема электронного термометра приведена на рис. 28. Он рассчитан на измерения температуры в пределах от 0 до 100 °C, от 0 до 50 °C или от -50 до +50 °C — в зависимости от используемого в приборе стрелочного индикатора РА1. При этом независимо от диапазона остальные детали схемы термометра остаются неизменными.

Рис. 28. Принципиальная схема электронного термометра

В качестве термочувствительного датчика в схеме используется диод VD1, подключенный к клеммам ХТ1, ХТ2. Прямой ток диода задается резисторами R11 и R3. Падение напряжения на диоде подается на базу транзистора VT2.

Смещение на базе транзистораУТ 1 задается резисторами R1-R3. Транзисторы VT1 и VT2 образуют дифференциальный усилитель, который можно балансировать переменным резистором R2. При изменении температуры, окружающей диодный датчик, происходит разбаланс дифференциального каскада. Напряжение разбаланса измеряется стрелочным прибором РА1, который включен между коллекторными нагрузками транзисторов R4 и R10.

Стабильное напряжение питания дифференциального усилителя создается благодаря наличию в цепи батареи GB1 параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R12 и стабилитрона VD2. Из-за значительного потребляемого термометром тока питание включается кнопкой SB1 только на время измерения температуры.

В качестве РА1 используется стрелочный прибор типа М24, М52 или другой с током полного отклонения стрелки 100 мкА, 50 мкА или -50…0…+50 мкА. GB1 — батарея «Крона» или две последовательно соединенные 3336.

При налаживании сначала проверяют работу термометра, устанавливая при комнатной температуре резистором R2 стрелку индикатора на отметку 20 мкА. Затем, зажав в руке датчик, проверяют, увеличиваются ли показания прибора. Если они уменьшаются, изменяю! полярность микроамперметра.

Наконец, следует калибровка термометра. Диодный датчик опускают в сосуд с водой и льдом. Резистором R2 балансируют прибор, устанавливая стрелку на нуль шкалы. Вынув датчик из воды и дождавшись увеличения показаний, опускают датчик в кипящую воду. Резистором R9 устанавливают стрелку наделение 100. Эти операции повторяют несколько раз, пока не добьются точных показаний прибора.

6.4. Простой термометр

Нечаев И. [21]

Термометр предназначен для дистанционного измерения температуры воздуха.

Эксперименты показали, что в качестве термодатчиков наиболее подходящими являются однопереходные транзисторы КТ117, обеспечивающие получение практически линейной шкалы термометра.

Схема термометра (рис. 29) представляет собой мост, образованный резисторами R2-R5, и транзистором VT1. В диагональ моста включен микроамперметр РА1 с нулем посередине шкалы. Точность показаний термометра обеспечивается стабилизацией питающего напряжения с помощью параметрического стабилизатора на полевом транзисторе VT2 и стабилитроне VD1. Обычно термометр включают лишь на время контроля температуры, поэтому его допустимо питать от батареи «Корунд» или аккумулятора 7Д-0.1, используя кнопочный выключатель.

Рис. 29. Принципиальная схема простого термометра

Стрелочный индикатор прибора — микроамперметр на ток 50 мкА с нулем посередине шкалы. Датчик помещен в металлическую трубку, герметизированную с обоих концов. Провод, соединяющий датчик с измерительным мостом, должен быть экранированным. Остальные детали термометра смонтированы на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 30.

Рис. 30. Печатная плата простого термометра

При налаживании термометра помещают датчик в тающий лед и измеряют сопротивление датчика. Устанавливают в мост резистор R3 сопротивлением примерно на 1 кОм меньше сопротивления датчика. Затем подключают питание и резистором R2 устанавливают стрелку микроамперметра на нуль посредине шкалы. Затем помещают датчик в духовку плиты с температурой 45–50 °C и резистором R3 устанавливают стрелку прибора на соответствующее деление шкалы.

7.1. Простой терморегулятор

Беляков А. [22]

Терморегулятор (см. рис. 31) предназначен для поддержания температуры в помещении в пределах 2–4 °C при отрицательной температуре наружного воздуха.

Измерительный мост образован источником образцового напряжения (R3, VD1, VD2, С1) и делителем напряжения (R1, R2, RK1). В диагональ моста включен транзистор VT1, который при низком сопротивлении терморезистора RK1 заперт. При увеличении этого сопротивления транзистор VT1 сначала начинает открываться лишь около максимума напряжения сети, а затем все раньше, ближе к началу полупериода.

Током открытого транзистора VT1 отпирается транзистор VT2, и в течение каждого полупериода конденсатор С2 разряжается через резистор R6 на управляющий электрод тринистора VS1. Мощность, выделяемая в нагрузке — электронагревателе, — при этом соответственно увеличивается от 50 до 95 % от номинальной (равной 1,5 кВт).

С помощью подстроечного резистора R2 стабилизируемую температуру можно изменять от 0 до 25 °C. Индикатором включения нагревателя служит неоновая лампа HL1.

Рис. 31. Принципиальная схема простого терморегулятора

7.2. Простой термостабилизатор

Маяцкий Ю. [23]

Предлагаемый термостабилизатор предназначен для поддержания температуры в пределах от 10 до 50 °C с точностью ±0,5 °C. Мощность нагревательного устройства, управляемого терморегулятором, не должна превышать 2 кВт.

Принципиальная схема термостабилизатора показана на рис. 32.

Рис. 32. Принципиальная схема простого термостабилизатора

Устройство состоит из четырех функциональных узлов: триггера Шмитта, мультивибратора, трансформатора и тринисторного ключа. Состояние триггера Шмитта, собранного на транзисторах VT1, VT2, соответствует сопротивлению терморезистора RK1, который служит датчиком температуры. Когда, уменьшаясь, сопротивление терморезистора переходит нижний порог, триггер Шмитта переключается и своим выходным напряжением затормаживает мультивибратор, собранный на транзисторах VT3, VT4. В результате тринисторный ключ (VS1, VS2) не пропускает ток в цепь обогревателя. Увеличение сопротивления терморезистора выше верхнего порога приводит к переключению триггера Шмитта в первоначальное положение, чем разрешается работа мультивибратора, импульсами которого открываются ключевые тринисторы. Поэтому через нагревательный элемент начинает протекать электрический ток. Процесс повторяется с частотой, которая определяется мощностью обогревателя, разностью температур объекта и окружающей среды, тепловой инерцией объекта и шириной петли гистерезиса триггера Шмитта.

Для сужения петли гистерезиса в эмиттерную цепь транзисторов включены диоды VD4, VD5. Пределы регулирования температуры устанавливают резистором R2, а значение температуры — резистором R1. При мощности нагревателя более 200 Вт тринисторы нужно снабдить радиаторами.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце марки 2000НМ размерами 18x12x4 мм. Его одинаковые обмотки содержат по 50 витков провода ПЭЛШО 0,17. Печатная плата с расположением деталей показана на рис. 33.

Рис. 33. Печатная плата и расположение деталей

7.3. Автоматический терморегулятор

Бартенев В. [24]

Назначение терморегулятора — в автоматическом поддержании заданной температуры в помещениях. При указанных на схеме (рис. 34) параметрах резисторов R1-R4 он поддерживает температуру, заданную потенциометром R2, в пределах от +30 до +40 °C с точностью до ±0,1 °C. Подбирая сопротивления указанных резисторов, можно изменять диапазон температур и сдвигать его в сторону более высоких и низких температур.

Датчиком температуры VD1 служит германиевый диод Д2Д, который в обратном включении обладает более высоким температурным коэффициентом: при изменении температуры на 10 °C обратное сопротивление изменяется примерно вдвое.

Пока потенциал входа 3 операционного усилителя DA1, который включен компаратором, ниже, чем входа 2, на выходе 6 — логический 0. Транзистор VT1 заперт, реле К1 отпущено, контакты К1.1 замкнуты, тринистор VS1 открыт, диодный мост VD4 проводит ток и нагреватель ЕК включен. При повышении температуры обратное сопротивление диода VD1 уменьшается и потенциал входа 2 компаратора понижается. Когда он станет ниже, чем входа 3, на выходе 6 появится уровень логической 1. Транзистор VT1 откроется, сработает реле К1 и разомкнет контакты К1.1. Тринистор запрется, и нагреватель выключится. Температура в помещении начнет падать, потенциал входа 2 компаратора возрастать и превысит потенциал входа 3, нагреватель вновь включится.

Силовым трансформатором выбран выходной трансформатор кадров ТВК телевизора «Рубин». Реле К1 — РЭС9, паспорт РС4.524.200.

Терморегулятор может коммутировать токи до 10 А и управлять нагревателем мощностью до 2 кВт.

Рис. 34. Принципиальная схема автоматического терморегулятора

7.4. Экономичный термостабилизатор

Якушев В. [25]

Схема термостабилизатора (рис. 35) содержит измерительный мост на резисторах R1-R4 и терморезисторе Rt и компаратор напряжения на операционном усилителе DA1. Установка температуры производится переменным резистором R3. При изменениях температуры на выходе компаратора образуются уровни «0» или «1».

Экономичность достигнута следующим способом. Если компаратор выдает сигнал на включение нагрузки, то при положительной полуволне напряжения сети транзистор VT1 открывается и в цепь управления тиристора VS1 посылает отпирающий ток. Открывающийся тиристор замыкает цепь питания транзистора VT1, и управляющий ток тиристора прекращается. Таким образом, отпирание тиристора происходит импульсным током минимальной длительности. При отрицательной полуволне напряжения сети ток транзистора VT1 отсутствует.

Рис. 35. Принципиальная схема термостабилизатора

8.1. Емкостное реле

Нечаев И. [26]

Емкостным реле называют устройство, реагирующее на изменение емкости датчика. Приближение человека к датчику изменяет его емкость, и электронная часть устройства реагирует выработкой соответствующего сигнала.

Принцип действия описываемого емкостного реле (рис. 36) основан на изменении частоты LC-генератора при внешнем воздействии на его элементы. Генератор данного реле содержит катушку L1, емкость датчика Е1, конденсаторы C1, С2, полевой транзистор VT1 и емкость датчика E1. При неизменной емкости датчика частота генератора стабильна и равна примерно 100 кГц. Но стоит приблизиться к датчику, его емкость увеличится, а частота генератора уменьшится.

Рис. 36. Принципиальная схема емкостного реле

Измерительный контур образован элементами L2, С4 и слабо связан с генератором резистором R1. Используется зависимость напряжения на резонансном контуре от частоты колебаний поступающего сигнала. Выделенное контуром напряжение сигнала выпрямляется диодом VD1, фильтруется конденсатором С5 и подается на инвертирующий вход (вывод 2) операционного усилителя(ОУ) DA1, выполняющего функцию компаратора.

Конденсатором С4 измерительный контур настраивают на частоту генератора. При этом на инвертирующем входе ОУ действует максимальное постоянное напряжение Uвх. мах.Резисторами R3 и R2 устанавливают на неинвертирующем входе (вывод 3) пороговое напряжение Uпор несколько меньшее, чем Uвх. мах. В этом случае напряжение на выходе ОУ мало и светодиод HL1, подключенный к нему через ограничительный резистор R5, не горит.

Если изменение частоты генератора будет таким, что напряжение Uвx станет меньше Uпор, компаратор сработает и включит светодиод. Но стоит удалиться от датчика — и частота генератора станет исходной, напряжение Uвх увеличится, компаратор переключится в первоначальное состояние и светодиод погаснет.

Все детали такого емкостного реле, кроме датчика, можно смонтировать на печатной плате из фольгированного материала (см. рис. 37).

Рис. 37. Печатная плата емкостного реле

Для повышения стабильности устройства катушки L1 и L2 идентичны по конструкции, намотаны на кольцах из феррита 2000НМ с внешним диаметром 20 мм и содержат по 100 витков провода ПЭВ-2 0,2. Намотка — виток к витку в один слой. Отвод катушки L1 сделан от 20-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом, L2 — от середины.

После сборки проводят регулировку реле (R5 и HL1 пока не подключают). Для датчика можно использовать два параллельных провода диаметром 1 мм длиной по 1 м, на расстоянии 15–20 см один от другого. К конденсатору С5 подключают вольтметр постоянного тока с входным сопротивлением не менее 10 кОм/В и конденсатором С4 добиваются максимального показания вольтметра 2,5–5 В. Если оно меньше, подбирают сопротивление резистора R1, но не менее 500 кОм.

После каждой замены резистора подстройку повторяют. Затем к выходу DA1 подключают резистор R5 и светодиод HL1. Движок резистора R3 устанавливают в нижнее по схеме положение, а резистора R2 — в среднее. При этом светодиод должен гореть. Медленно перемещая движок резистора R3, добиваются погасания светодиода. Если теперь к датчику, соединенному с конденсатором С1, поднести руку, светодиод должен загореться. На этом регулировка емкостного реле заканчивается.

8.2. Емкостное реле

Табунщиков В. [27]

Принципиальная схема емкостного реле приведена на рис. 38. На полевом транзисторе VT1 собран генератор высокой частоты по схеме индуктивной трехточки. В процессе генерации на истоке полевого транзистора образуется положительное напряжение, и транзистор VT2 оказывается заперт. При воздействии на датчик увеличивается емкость затвора на землю, что приводит к срыву колебаний генератора. Теперь за счет дополнительного тока через L1 и промежуток затвор-исток увеличивается ток базы VT2, он отпирается и срабатывает реле К1, включая контактами К1.1 исполнительный механизм.

Рис. 38. Принципиальная схема емкостного реле

Катушка L1 наматывается на каркас от ФПЧ транзисторных приемников и содержит 500 витков провода ПЭЛ, 0,12 мм с отводом от середины.

Датчиком является квадрат из провода со сторонами от 15 до 100 см. Реле — типа РЭС10, паспорт РС4.524.312.

При настройке конденсатор С1 устанавливается в положение минимальной емкости, при этом сработает реле. Затем медленно увеличивают емкость до выключения реле. Чем меньше емкость конденсатора С1, тем чувствительнее емкостное реле. Максимальное расстояние до объекта, на который реагирует реле, составляет 50 см.

Изображение печатной платы показано на рис. 39, а конструкция катушки с размещением ее и датчика на плате — на рис. 40.

Рис. 39. Печатная плата и расположение деталей

Рис. 40. Конструкция катушки индуктивности

8.3. Акустическое реле

Партин А. [28]

Акустическим называется реле, срабатывающее под воздействием входного звукового сигнала и включающее какой-либо исполнительный механизм.

Принципиальная схема акустического реле приведена на рис. 41.

Звуковой сигнал - громкий голос, хлопок и т. п. - воспринимается микрофоном ВМ1, поступает на чувствительный усилитель, собранный на транзисторах VT1-VT3, детектируется диодом VD1 и подается на базу транзистора VT4. В результате он отпирается, и срабатывает электромагнитное реле К1, включая контактами К1.1 световой сигнализатор-светодиод HL1. После окончания звука реле будет удерживаться током заряда конденсатора С4, после чего отпустит, и светодиод погаснет.

Режим работы усилителя устанавливается переменным резистором R4. В качестве микрофона ВМ1 используется капсюль от головных телефонов ТОН-2. Реле К1 - герконовое типа РЭС55А, паспорт РС4.569.600-10.

При налаживании устройства переменным резистором R4 добиваются наилучшей чувствительности - срабатывания реле при возможно большем расстоянии от источника звука до микрофона.

Рис. 41. Принципиальная схема акустического реле

8.4. Звуковое реле

 Лазовик В. [29]

Принципиальная схема звукового реле представлена на рис. 42 и работает следующим образом. Звуковой сигнал воспринимается электретным микрофоном ВМ1 и поступает на вход усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1. Усиленный сигнал подается для формирования прямоугольных импульсов на усилитель-ограничитель из двух элементов 2И-НЕ микросхемы DD1, откуда - на базу транзистора VT1, который разряжает времязадающий конденсатор С3 триггера Шмитта, образованного остальными двумя элементами DD1. При этом на выходе 11 DD1.4 появляется логический 0, разрешающий работу мультивибратора, выполненного на двух элементах 2ИЛИ-НЕ микросхемы DD2. С выхода мультивибратора импульсы поступают на усилитель (VT2, VT3), откуда через разделительный конденсатор С7 - на управляющий электрод симистора VS1. Симистор открывается и включает нагрузку. Когда конденсатор СЗ зарядится до уровня логической 1, триггер Шмитта переключается, на выходе DD1.4 появляется логическая 1, мультивибратор выключается, закрывается симистор, и нагрузка отключается от сети. Время выдержки подбирается в зависимости от конкретного применения схемы. При емкости С3, указанной на схеме, время включенного состояния нагрузки составляет 4 минуты.

Рис. 42. Принципиальная схема звукового реле

8.5. Акустический выключатель

Кашкаров А. [30]

Принципиальная схема акустического выключателя приведена на рис. 43.

Звуковой сигнал воспринимается угольным микрофоном ВМ1 и проходит через фильтр R4, С1, который пропускает только сигнал высших частот, соответствующих хлопку в ладоши. Далее он усиливается транзистором VT1, с коллекторной нагрузки которого R3 поступает на вход триггера, собранного на транзисторах VT2 и VT3. Положительная обратная связь осуществляется через резистор R6. С коллектора транзистора VT3 напряжение высокого уровня через диод VD3 и ограничительный резистор R13 включает оконечный каскад на транзисторе VT4 с электромагнитным реле К1 в цепи коллектора, которое контактами К1.1 коммутирует исполнительное устройство (лампу HL1).

Микрофон взят от телефонного аппарата. Реле - типа РЭС9, паспорт РС4.524.204.

Рис. 43. Принципиальная схема акустического выключателя