1.1. Имитатор шума прибоя

Цыбульский В. [1]

Иногда может понадобиться вставить в какую-нибудь фонограмму звуки морского прибоя. Принципиальная схема такого имитатора представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема имитатора шума морского прибоя

В качестве источника шумового электрического сигнала использован стабилитрон V1 и усилитель на транзисторе V2, включенный по схеме с общим эмиттером. С его коллекторной нагрузки (резистор R2) усиленный шумовой сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе V3.

Далее с резистора R3 сигнал подается на амплитудный модулятор, который собран на транзисторах V4 и V5 и предназначен для периодического изменения уровня сигнала. Для этого сигнал подается на базу транзистора V4, а в цепь его эмиттера включен промежуток коллектор-эмиттер транзистора V5. Сопротивление этого промежутка периодически изменяется под воздействием поступающего на базу переменного напряжения, которое генерируется симметричным мультивибратором, собранным на транзисторах V6 и V7, и формируется фильтром нижних частот, состоящим из резисторов R8, R7 и конденсатора С4.

Мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы в форме меандра (длительность импульса равна длительности паузы), а фильтр формирует из них напряжение, приближающееся по форме к треугольному. Скорость нарастания и убывания напряжения можно изменять подбором сопротивлений резисторов и емкости конденсатора фильтра, а также сопротивлений резисторов R10 и R11. Выходной сигнал с гнезд X1 «Выход» можно подавать на вход магнитофона.

1.2. Канарейка

Белоусов В. [2]

Этот несложный имитатор голоса канарейки совершенно не нуждается в налаживании и сразу после сборки начинает работать. Принципиальная схема имитатора, показанная на рис. 2, представляет собой несимметричный мультивибратор, собранный на двух р-n-р транзисторах с дополнительной цепочкой R4, С3 между базами.

Рис. 2. Принципиальная схема имитатора голоса канарейки

В качестве звукоизлучателя можно использовать капсюль ДЭМ-4М или какой-либо другой с внутренним сопротивлением в пределах от 50 до 100 Ом. Питание производится от батареи GB1 напряжением 9 В. В схеме можно использовать также транзисторы структуры n-р-n, например КТ315 с любым буквенным индексом. В этом случае необходимо изменить на обратную полярность батареи питания и электролитических конденсаторов С1 и С3.

1.3. Имитатор звуков капели

Шиповский С. [3]

Принципиальная схема этого имитатора (рис. 3) очень проста и соответствует симметричному мультивибратору, собранному на р-n-р транзисторах КТ814Б. Могут также использоваться транзисторы структуры n-р-n, например КТ815Б, для чего необходимо изменить на обратную полярность батареи питания и электролитических конденсаторов С1 и С2. Коллекторными нагрузками обоих плеч мультивибратора служат излучатели звука ВА1 и ВА2, в качестве которых используются динамические головки прямого излучения 0.5ГДШ-2-8.

Питание на схему имитатора подается с батареи GB1 напряжением 4,5 В, например типа 3336Л.

Устройство не нуждается в налаживании. С помощью переменного резистора R2 можно регулировать частоту «капели».

Рис. 3. Принципиальная схема имитатора звуков капели

1.4. Универсальный имитатор

Ерофеев М. [4]

Этот имитатор способен вырабатывать самые разные звуки: птичьих трелей, тревожной сирены, работы мотоцикла и т. п. Принципиальная схема имитатора приведена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема универсального имитатора

Она содержит два симметричных мультивибратора. Первый, собранный на транзисторах VT1 и VT2, работает на сверхнизкой частоте, второй, собранный на транзисторах VT3 и VT4, - на звуковой частоте. Транзистор VT5 служит для усиления мощности генерируемого сигнала и нагружен на динамическую головку прямого излучения ВА1. Интегрирующая цепочка R5, С3 преобразует прямоугольные импульсы, вырабатываемые первым мультивибратором, придавая им треугольную форму.

Выбор того или иного звучания производится путем подбора емкостей конденсаторов и перестановкой перемычек или перепайкой проводников, присоединенных к верхним по схеме выводам резисторов R7 и R8. Если выбраны конденсаторы С1 = 10 мкФ, С2 = 20 мкФ, С3 = 200 мкФ, С4 = С5 = 0,01 мкФ, при показанных на схеме соединениях имитатор вырабатывает сигнал тревожной сирены.

2.1. Металлоискатель на микросхеме

Нечаев И. [5]

Работа металлоискателя основана на классическом принципе: используются два генератора — эталонный и поисковый. Частота эталонного генератора постоянна, а частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки. Колебания генераторов поступают на смеситель, на выходе которого возникают колебания разностной частоты. Если на поисковую катушку не оказывают влияния местные металлические предметы, частоты колебаний обоих генераторов получаются равными, а разностная частота — нулевой. Если же в магнитном поле поисковой катушки оказывается металл, ее индуктивность изменяется, изменяется частота колебаний поискового генератора, и на выходе смесителя образуются биения разностной частоты, которые могут быть зарегистрированы. Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 5.

Рис. 5. Принципиальная схема металлоискателя на микросхеме

Эталонный генератор собран на элементе DD1.1. Колебания прямоугольной формы, частота которых f э определяется колебательным контуром L1, C1, С2, СЗ, поступают на один из входов элемента DD1.3, используемого в качестве смесителя. Поисковый генератор собран на элементе DD1.2. Частота генерируемых им колебаний f n определяется колебательным контуром, состоящим из поисковой катушки L2 и конденсаторов С4, С5. Колебания поискового генератора подаются на второй вход смесителя DD1.3. На выходе смесителя (вывод 11) образуются колебания разных частот: частоты колебаний эталонного генератора f э , частоты колебаний поискового генератора f n , суммарной частоты f э  + f n и разностной частоты ±(f э — f n ). Кроме того, образуются колебания комбинационных частот типа mf э ± nf э . Из всего этого спектра частот полезной является составляющая разностной частоты, которая через резистор R3 поступает на регулятор громкости R4, а оттуда — на соединитель XS1 для подключения головных телефонов. Остальные частотные составляющие отфильтровываются конденсатором С6.

Катушка L1 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 (0,09 мм), намотанных на каркасе, помещенном в броневой сердечник диаметром 8,6 мм из феррита 600НН с подстроечником. Для катушки L2 в алюминиевую трубку диаметром около 6 мм и длиной 950 мм помещают 18 отрезков провода МГТФ-0,07, трубку сгибают, а витки соединяют последовательно. Индуктивность катушки — около 350 мкГн. Элементы схемы, за исключением батареи, соединителя и поисковой катушки, размещены на печатной плате, показанной на рис. 6.

Рис. 6. Чертеж печатной платы металлоискателя на микросхеме

Металлоискатель в собранном виде показан на рис. 7.

Рис. 7. Металлоискатель в собранном виде

Печатная плата помещена в алюминиевый корпус с прорезями под ручки управления. Батарея питания «Крона» размещается внутри рукоятки.

При использовании металлоискателя конденсатором С2 устанавливают частоту биений, после чего их тон при приближении к металлу изменяется вверх или вниз в зависимости от того, выше или ниже частота эталонного генератора частоты поискового, а также свойств металла: ферромагнетических или диамагнетических (черный или цветной металл).

Металлоискатель этой конструкции способен обнаруживать массивные металлические предметы на глубине до 1 м от поверхности земли.

2.2. Транзисторный металлоискатель [6]

С помощью этого металлоискателя можно обнаружить массивные металлические изделия на глубине до 60 см от поверхности земли, а небольшую монету — на глубине до 5 см.

Построение схемы соответствует классическому принципу — образование биений между колебаниями двух генераторов: эталонного и поискового, схема которого содержит поисковую катушку индуктивности. Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 8.

Рис. 8. Принципиальная схема транзисторного металлоискателя

Эталонный генератор собран на транзисторе Т1. Частота генерируемых им колебаний определяется колебательным контуром L1, С1. Положительная обратная связь создается конденсатором С3. Поисковый генератор собран на транзисторе Т2, в коллекторную цепь которого включена выносная головка с колебательным контуром, состоящим из поисковой катушки L2 и конденсаторов С5 и Сб. Колебания обоих генераторов с эмиттеров транзисторов Т1 и Т2 через развязывающие цепочки С4, R7 и С9, R8 поступают на диодный смеситель Д1. Высокочастотные комбинационные составляющие подавляются фильтром нижних частот R9, СЮ, а низкочастотные биения через разделительный конденсатор С11 подаются на вход двухкаскадного усилителя, собранного на транзисторах Т3 и Т4, который нагружен на пьезоэлектрические головные телефоны Тл.

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм и содержит 115 витков провода ПЭЛ 0,3 мм с отводом от 15-го витка, считая от коллектора. Катушка L2 выполнена в виде рамки из 50 витков провода ПЭЛ 0,5 мм с отводом от 10-го витка, считая от конденсатора С7.

Витки катушки огибают четыре стойки, установленные на изоляционной пластине выносной головки (рис. 9), которая соединяется с основной схемой трехжильным кабелем длиной 1,5 м.

Вместо транзисторов ОС44 и ОС71 можно использовать КТ361Б. Диод ОА70 можно заменить диодом Д2Ж.

Рис. 9. Размещение деталей выносной головки

2.3. Искатель скрытой проводки

Борисов А. [7]

Этот простой миниатюрный прибор предназначен для определения места прохождения в стене скрытой электрической проводки, что необходимо во избежание ее повреждения и поражения электрическим током при сверлении в стенах отверстий. Принципиальная схема прибора помещена на рис. 10.

Рис. 10. Принципиальная схема искателя скрытой проводки

Она содержит всего три транзистора: на двух — VT1 и VT3 — собран мультивибратор с емкостными связями, третий — VT2 — представляет собой электронный ключ.

Как только замкнутся контакты выключателя SB1 и на схему будет подано питание, мультивибратор начнет работать, а транзисторы — поочередно отпираться, что приведет к частым вспышкам светодиода HL1. Транзистор VT2 при этом заперт. Стоит приблизить щуп WA1 к электрическому проводу, вокруг которого имеется электрическое поле, — как транзистор VT2 откроется и через низкоомный резистор R4 замкнет цепь базы VT3 на минус. В результате колебания мультивибратора будут сорваны, и светодиод погаснет. Питание на схему напряжением 9 В подается от батареи «Крона» или «Корунд».

Все детали искателя кроме щупа размещаются на печатной плате (рис. 11).

Рис. 11. Чертеж печатной платы (в масштабе 2:1) искателя скрытой проводки

Щуп состоит из пластмассового конического колпачка, внутри которого располагается металлический стержень.

Устройство помещается в пластмассовый корпус, показанный на рис. 12, который можно склеить из молочного оргстекла. Такая миниатюрная конструкция позволяет носить искатель в кармане.

Рис. 12. Внешний вид корпуса искателя

2.4. Металлоискатель

Булгак Л., Степанов А. [8]

Металлоискатель этой конструкции, собранный на транзисторах и одной микросхеме К159НТ1Г, которая представляет собой набор из двух биполярных транзисторов, построен по классической схеме, содержащей два генератора и устройство, позволяющее распознавать изменения частоты биений. Основное отличие этого металлоискателя От других известных конструкций состоит в том, что генераторы собраны на транзисторах, сформированных на одном кристалле. Это обеспечивает высокую стабильность частоты генераторов, возможность использования частоты биений менее 10 Гц. Металлоискатель способен обнаруживать гвозди на глубине 15 см от поверхности земли, а крышки колодцев — на глубине 60 см. Потребление тока от батареи 3336Л напряжением 4,5 В не превышает 2 мА.

Принципиальная схема металлоискателя представлена на рис. 13.

Рис. 13. Принципиальная схема металлоискателя

Генераторы собраны по одинаковым схемам с общей базой и обратной связью с коллектора на эмиттер через конденсаторы С3 и С7.

Сигналы обоих генераторов смешиваются на резисторе R5 и детектируются диодами V4, V5, включенными по схеме удвоения напряжения. При детектировании образуются комбинационные частоты. Высокочастотные составляющие подавляются конденсатором С11, а разностная частота через конденсатор С12 поступает на вход усилителя звуковой частоты. Транзистор V6 работает в линейном режиме, a V7 и V9 — в ключевом, благодаря чему синусоидальный сигнал преобразуется в прямоугольный. Конденсатор С14 дифференцирует положительные перепады, а отрицательные подавляются диодом V8. Резистор R16 используется в качестве регулятора громкости.

Начальная настройка прибора на нулевые биения производится сердечником катушки L2. Подстрока частоты эталонного генератора в рабочем режиме выполняется стабилитроном V3, исполняющем функции варикапа, с помощью переменного резистора R7.

Поисковая катушка L1 наматывается внавал на оправке диаметром 160 мм и содержит 100 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3 мм. После снятия с оправки катушка пропитывается эпоксидной смолой и экранируется — обматывается фольгой с наличием зазора на концах. Катушка L2 содержит 250 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм и помещается в броневой сердечник СБ-23-11a. Индуктивность катушки — 4 мГн. В качестве звукоизлучателя В1 используются высокоомные головные телефоны.

3.1. Реле времени на одном транзисторе

Виноградов Е. [9]

Рассматриваемое реле времени срабатывает при кратковременном нажатии кнопки и отпускает после заданного промежутка времени. Принципиальная схема реле приведена на рис. 14.

Рис. 14. Принципиальная схема реле времени на одном транзисторе

В исходном состоянии транзистор Т1 заперт, электромагнитное реле Р обесточено, а конденсатор С1 разряжен. При нажатии кнопки Кн конденсатор С1 быстро заряжается от источника питания практически до напряжения этого источника. После отпускания кнопки появляется ток базы транзистора, достаточный для его отпирания, от коллекторного тока срабатывает реле, и начинается медленный разряд конденсатора. По мере разряда уменьшается напряжение на конденсаторе, вследствие чего падает ток базы транзистора и его коллектора. Когда коллекторный ток станет меньше тока удержания реле, оно отпустит.

Время выдержки определяется скоростью разряда конденсатора или постоянной времени разряда, которая равна произведению емкости конденсатора на сопротивление цепи разряда — параллельное соединение двух цепей: резисторы R3, R4, R5 и R1 с сопротивлением эмиттерного перехода транзистора. В верхнем по схеме положении движка переменного резистора R5 резистором R4 можно устанавливать выдержку в пределах от 1 до 10 с, резистором же R5 — более минуты.

В схеме можно использовать транзистор КТ361В и электромагнитное реле РЭС15, паспорт РС4.591.004. Если необходимо реле с двумя группами переключающих контактов, можно использовать РЭС52, паспорт РС4.555.020.

3.2. Реле времени на транзисторах

Суковатицин А. [10]

Это реле времени собрано на трех транзисторах, два из которых соединены по схеме мультивибратора. Благодаря этому исключается обычный недостаток нечеткого срабатывания, когда транзистор должен запереться при уменьшении тока базы. Принципиальная схема реле показана на рис. 15.

Рис. 15. Схема реле времени на транзисторах

В исходном состоянии, показанном на схеме, после подачи на схему питания начинается заряд конденсатора С1. Ток заряда течет от плюса источника питания через эмиттерный переход транзистора VT2, С1 (по схеме справа налево) и резистор R3 на минус питания. Транзистор VT2 отпирается, и срабатывает электромагнитное реле К1, что приводит к замыканию контактов К1.1. Это приводит к отпиранию до насыщения транзистора VT3. Низкий потенциал его коллектора приводит к тому, что потенциал базы транзистора VT1 также низкий, и он заперт. Конденсатор С1 заряжен до напряжения, почти равного напряжению питания. Это состояние является устойчивым.

Запуск реле времени осуществляется кратковременным нажатием кнопки Кн. При этом транзистор VT3 запирается, потенциал его коллектора резко возрастает, что приводит к отпиранию транзистора VT1 и опрокидыванию мультивибратора. Транзистор VT2 запирается, и реле обесточивается. Это приводит к размыканию контактов К1.1. Начинается перезаряд конденсатора. Ток протекает от плюса источника питания через открытый транзистор VT1, С1 (по схеме слева направо), резисторы R2, R1 на минус питания. Скорость перезаряда определяется сопротивлением указанных резисторов, то есть регулятором R1. По мере перезаряда положительный потенциал базы VT2 уменьшается и, наконец, становится отрицательным. В этот момент отпирается транзистор VT2 и мультивибратор вновь опрокидывается, срабатывает реле К1, замыкаются контакты К1.1 и отпирается транзистор VT3, что препятствует переходу мультивибратора в режим генерации. Конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R3 и эмиттерный переход VT2. Схема вновь оказалась в устойчивом состоянии и готова к следующему запуску.

В схеме можно использовать электромагнитное реле РЭС9, паспорт РС4.529.029-09.

3.3. Реле времени

Дробница Н. [11]

Это реле времени отличается от рассмотренных выше. Его схема не содержит электромагнитного реле. Оно рассчитано на бесконтактную коммутацию нагрузки мощностью до 1000 Вт, но в режиме ожидания потребляемая мощность не превышает 1 Вт. Диапазон установки выдержки времени — от 0 до 30 мин. Принципиальная схема реле приведена на рис. 16.

Рис. 16. Принципиальная схема реле времени

Питание реле производится от сети переменного тока напряжением 220 В с помощью диодного моста VD1-VD4. В одну диагональ моста подается напряжение сети последовательно с нагрузкой Rн, а ко второй диагонали подключен тиристор VS1. Поэтому, пока тиристор заперт, нагрузка обесточена. В исходном состоянии конденсатор С1 разряжен, транзисторы VT2-VT4 открыты, a VT1 и тиристор заперты.

После нажатия кнопки SB1 конденсатор С1 через резистор R5 и переходы транзисторов VT2, VT3 заряжается до напряжения стабилизации VD6. При отпускании кнопки на левой обкладке С1 появляется отрицательный потенциал. Транзисторы VT2-VT4 запираются положительным потенциалом на стоке VT2 и базе VT1. VT4 подает отпирающее напряжение на управляющий электрод тиристора. Конденсатор С1 разряжается через резистор R8, сопротивление которого определяет скорость разряда. Когда напряжение на С1 достигнет напряжения отсечки VT2, последний откроется скачком за счет положительной обратной связи через транзисторы VT3, VT4. Потенциал стока VT2 упадет, VT1 и VS1 запрутся, нагрузка обесточится, установится исходное состояние реле.

4.1. Электронный коммутатор

Иванов Б. [12]

Большинство электронных осциллографов являются однолучевыми и позволяют наблюдать на экране форму лишь одного колебания. Но часто возникает желание увидеть одновременно формы двух колебаний, например форму сигнала на входе и выходе какого-либо устройства. Для этого необходим двухлучевой осциллограф. Однако с помощью сравнительно простой приставки однолучевой осциллограф позволяет решить эту задачу. Такой приставкой является электронный коммутатор. Он поочередно подключает на вход усилителя вертикального отклонения каждый из исследуемых сигналов.

Принципиальная схема электронного коммутатора показана на рис. 17.

Рис. 17. Принципиальная схема электронного коммутатора

Исследуемые сигналы подаются на клеммы «Вх. 1» и «Вх. 2», а сигнал с клемм «Вых.» — на соединитель «Вход У» осциллографа. Переменные резисторы R1 и R10 служат регуляторами уровня входных сигналов, подаваемых на базы коммутирующих транзисторов VT1 и VT2, которые поочередно открываются и запираются импульсами, поступающими в цепи эмиттеров с симметричного мультивибратора. Транзисторы VT1 и VT2 работают на коллекторную нагрузку R6, с которой снимается результирующий сигнал на клеммы «Вых.».

Резисторы R2, R3 и R8, R9 служат для установки режимов коммутирующих транзисторов. Переменный резистор R5 предназначен для сдвига осциллограмм в вертикальном направлении. При симметричной схеме линии разверток обоих сигналов совпадают и их осциллограммы накладываются одна на другую. При вращении резистора R5 симметрия нарушается и одна осциллограмма сдвигается по вертикали вверх, а другая — вниз.

Элементы схемы электронного коммутатора размещаются на печатной плате, показанной на рис. 18. Вместо транзисторов П416Б можно использовать КТ3107Б. При применении КТ3102Б нужно изменить на обратную полярность включения батареи питания и электролитических конденсаторов.

Рис. 18. Чертеж печатной платы электронного коммутатора

4.2. Измеритель емкости на логической микросхеме [13]

Измерение емкости конденсатора С основано на методе перезаряда конденсатора и заключается в измерении среднего значения зарядного тока. Если конденсатор периодически заряжается до напряжения U и разряжается до нуля с частотой f зарядный (или разрядный) ток I равен количеству электричества Q, протекающего через конденсатор в секунду: I = Q·f = C·U·f тогда:

C = (1/U·f)·I

Итак, если проводить измерения при постоянных значениях напряжения и частоты, емкость будет численно равна среднему значению зарядного или разрядного тока. Принципиальная схема измерителя емкости приведена на рис. 19.

Рис. 19. Принципиальная схема измерителя емкости

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота их повторения определяется сопротивлением одного из резисторов R1-R4 и емкостью одного из конденсаторов С1-С4. Элементы DD1.3 и DD1.4 включены параллельно для получения достаточного зарядного тока. Когда на их выходах уровень равен лог. 1, измеряемый конденсатор заряжается через диод VD2 и стрелочный прибор до напряжения питания. При уровне лог. 0 конденсатор разряжается через диод VD1 до нуля. Конденсатор С5 сглаживает колебания стрелки. Прибор имеет четыре диапазона измерений: 50, 500, 5000 пФ и 0,05 мкФ, устанавливаемые переключателем SA1. При налаживании на каждом диапазоне к гнездам XS1, XS2 подключается конденсатор известной емкости, и стрелка прибора устанавливается на нужное деление шкалы. В качестве стрелочного прибора используется миллиамперметр на 1 мА с сопротивлением рамки 240 Ом.

4.3. Прибор для проверки кварцевых резонаторов

Агафонов Ю. [14]

Прибор (рис. 20) проверяет кварцевый резонатор в реальном режиме генерации высокой частоты (от 100 кГц до 10 МГц).

Рис. 20. Принципиальная схема прибора для проверки кварцевых резонаторов

Генератор собран на полевом транзисторе VT1. С его стока высокочастотные колебания подаются на базу транзистора VT2, включенного эмиттерным повторителем, и выпрямляются диодом VD1. Выпрямленное отрицательное напряжение с анода поступает на индикатор РА1 через резисторы R3 и R4. По отклонению стрелки можно судить об исправности кварцевого резонатора. Подключение дополнительного конденсатора С4 расширяет пределы частоты генерации.

4.4. Прибор для проверки тринисторов

Борисов А. [15]

Предлагаемый прибор позволяет проверять исправность тринисторов и симисторов. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 21.

Рис. 21. Схема прибора для проверки тринисторов

Прибор питается от сети переменного тока напряжением 220 В через сетевой трансформатор Т1. Переменное напряжение вторичной обмотки подается на зажим ХР2, предназначенный для подключения к аноду проверяемого прибора, и через резистор R4 — на зажим ХР4 для подключения к катоду. Зажим ХР3 подключается к управляющему электроду.

Если тринистор исправен, после включения питания тумблером Q1 светодиоды HL2 и HL3 гореть не должны, так как тринистор заперт. Если зажигается светодиод, тринистор пробит. Далее нужно нажать кнопку SB1. При этом на управляющий электрод тринистора подаются через диод VD1 положительные полуволны напряжения и должен загореться светодиод HL2 «П», сигнализирующий о прохождении прямого тока. Если же загорается и светодиод HL3, тринистор неисправен и пропускает обратный ток. Если HL2 не горит, тринистор оборван. При проверке исправности симистора нажатие кнопки SB1 сопровождается зажиганием обоих светодиодов. Сетевой трансформатор собирается на магнитопроводе Ш20x30. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, вторичная обмотка — 240 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,35 мм.

5.1. Сенсорный звонок

Гончар А. [16]

В этой схеме используется обычный электрический звонок, питающийся от сети переменного тока напряжением 220 В. Но вместо звонковой кнопки используется сенсорная пластина. Принципиальная схема звонка показана на рис. 22.

Рис. 22. Схема сенсорного звонка

Устройство постоянно подключено к сети. Выпрямленное диодом VD3 и стабилизированное с помощью VD4 напряжение на конденсаторе С1 составляет примерно 20 В. Составной транзистор VT1, VT2 заперт. При касании сенсорной пластины наведенное напряжение выпрямляется диодом VD1 и отпирает составной транзистор. Срабатывает электромагнитное реле К1 и контактами К1.1 включает звонок. После разряда конденсатора С1 на обмотку реле оно отпускает, и звонок выключается. Теперь следует прекратить прикосновение к сенсору. Если же продолжать его касаться, реле не сработает, так как ток ограничивается большим сопротивлением резистора R5. Таким образом, длительность звучания звонка определяется скоростью разряда конденсатора. Диод VD2 защищает транзисторы от пробоя напряжением самоиндукции обмотки реле.

Выбор электромагнитного реле определяется следующим образом: начальный ток разряда конденсатора через обмотку реле в момент отпирания составного транзистора должен превышать ток срабатывания реле. Длительность звучания звонка (время разряда конденсатора от начального тока до тока отпускания реле) должна быть не менее половины секунды.

Ток разряда конденсатора выражается формулой:

где

i — мгновенное значение тока,

I o — начальный ток разряда,

τ — постоянная времени цепи разряда, равная произведению емкости конденсатора на сопротивление обмотки реле.

Если известен ток отпускания реле I к , можно найти время t, за которое ток разряда изменится от I 0 до I к :

Используем электромагнитное реле РЭС10, паспорт РС4.529.031-03, контакты которого допускают коммутацию переменного напряжения 220 В. Его обмотка имеет сопротивление 630 Ом, ток срабатывания 22 мА, ток отпускания 3 мА. Если конденсатор заряжен до 20 В, начальный ток разряда составит 20/630 = 31,8 мА, что гарантирует срабатывание реле. Отношение I к /I 0 окажется равным 0,0943 и натуральный логарифм этого отношения -2,36. Постоянная времени цепи разряда — 200 мкФ х 630 Ом — дает 0,126 с.

Тогда t = 0,126 х 2,36 = 0,3 с, чего совершенно недостаточно. Следует заметить, что выбор другого реле задачи не решает. Поэтому в схеме следует увеличить емкость конденсатора до 500 мкФ. Тогда пропорционально увеличится время звучания до 0,75 с.

5.2. Электронный звонок

Яковлев В. [17]

В этой схеме (рис. 23) на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 собран блокинг-генератор, работающий в режиме прерывистой генерации за счет цепочки R1, С4. Вырабатываемые пачки коротких импульсов со вторичной обмотки трансформатора поступают на динамическую головку ВА1, которая воспроизводит звук, похожий на трели соловья. Тумблером SA1 можно изменить характер звучания. Включение питания от сети через трансформаторный выпрямитель осуществляется с помощью обычной звонковой кнопки SB1.

Рис. 23. Схема электронного звонка

Элементы схемы, за исключением сетевого трансформатора, динамической головки, держателя предохранителя и тумблеров SA1 и SB1 размещаются на печатной плате, показанной на рис. 24.

Рис. 24. Чертеж печатной платы электронного звонка

В качестве блокинг-трансформатора Т1 используется выходной трансформатор от приемника «Россия-303», «Альпинист-407» или др. Трансформатор Т2 собирается на магнитопроводе Ш20х20, первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,12 мм, вторичная — 165 витков ПЭВ-1 0,35 мм. Можно использовать готовый трансформатор кадровой развертки ТВК-110А, у которого применяется вторичная обмотка, намотанная толстым проводом.

Вместо транзистора ГТ402Г можно установить КТ505А или КТ603Б, но в этом случае придется изменить на обратную полярность выпрямителя и электролитических конденсаторов.

5.3. Электронный звонок на микросхемах

Глотов А. [18]

Этот звонок воспроизводит звук, похожий на сирену. Его принципиальная схема приведена на рис. 25.

Рис. 25. Принципиальная схема звонка на микросхемах

На элементах DD1.1-DD1.3 собран генератор инфранизкой частоты 0,5-20 Гц, а на элементах DD2.1-DD2.3 — генератор звуковой частоты. Элементы DD1.4 и DD2.4 являются буферными. Транзистор VT1 используется в качестве ключа: на базу поступают инфранизкочастотные колебания, а с эмиттера на генератор звуковой частоты подается питание, которое плавно нарастает и спадает благодаря наличию конденсатора С3. Изменения напряжения питания приводят к изменениям генерируемой звуковой частоты. Транзистор VT2 работает усилителем мощности, коллекторной нагрузкой которого является динамическая головка ВА1. Питание напряжением 4,5 В подается с батареи типа 3336Л или с трех малогабаритных аккумуляторов, соединенных последовательно.

Значительная часть элементов схемы размещена на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 26.

Рис. 26. Печатная плата электронного звонка на микросхемах

Примечание. В журнальной статье рекомендуется при отсутствии транзистора КТ345А заменять его транзистором КТ361. Однако этого делать нельзя: в цепи коллектора VT2 включены последовательно резистор R5 сопротивлением 22 Ом и динамическая головка 0.25ГД-19 сопротивлением 7 Ом. Суммарное сопротивление равно 29 Ом, что при питании напряжением 4,5 В приводит к току коллектора 155 мА.

Если предельный ток коллектора КТ345А составляет 200 мА, то у КТ361 — всего 50 мА. Увеличение же сопротивление резистора R5 до 82 Ом приведет к значительному уменьшению уровня громкости. Можно использовать КТ3108А.

5.4. Двухтональный электронный звонок

Зарубин А. [19]

Принципиальная схема этого звонка собрана всего на одной микросхеме К176ИЕ5, которая содержит генератор с двоичным счетчиком и считается «часовой», так как разработана для применения в электронных часах (рис. 27). В этом случае к ней подключается кварцевый резонатор на частоту 16384 или 32768 Гц, генератор вырабатывает импульсы этой частоты, которая уменьшается делителем. Однако эта микросхема способна генерировать импульсы и без кварцевого резонатора.

Рис. 27. Принципиальная схема двухтонального звонка

Основная частота повторения импульсов в схеме определяется сопротивлением резистора R3, емкостью конденсатора С1 и равна примерно 1500 Гц. Резистор R1 осуществляет частотную манипуляцию, так как подключен к выводу микросхемы, где частота импульсов в 256 раз меньше основной.

Выходной сигнал с микросхемы поступает на базу выходного усилительного транзистора VT1, нагрузкой которого является капсюль ТА-4. Питание поступает от сети переменного тока через гасящий резистор R4 и однополупериодный выпрямитель VD1, С2. Выпрямленное напряжение стабилизировано стабилитроном VD2.

Звонок включается нажатием кнопки SB1. При этом конденсатор разряжается на микросхему и выходной каскад. От длительности его разряда зависит время звучания звонка. После окончания звука кнопку нужно отпустить, тогда конденсатор С2 вновь зарядится от выпрямителя. Печатная плата с размещением элементов показана на рис. 28.

Рис. 28. Чертеж печатной платы двухтонального звонка

5.5. Звонок «Трель»

Дякевич С. [20]

Звуковой сигнал типа трели образуется поочередной коммутацией сигналов близких звуковых частот, в связи с этим принципиальная схема этого звонка (рис. 29) содержит коммутирующий генератор прямоугольных импульсов с частотой повторения около 5 Гц на элементах DD1.1, DD1.2 и два генератора звуковых частот на элементах DD1.3, DD1.4 и DD1.5, DD1.6. Таким образом, генераторы звуковых частот работают поочередно, так как выходы элементов DD1.1 и DD1.2 противофазны. Выходные сигналы генераторов суммируются на резисторах R5-R7 и поступают на усилитель, собранный на транзисторах VT1-VT3 и нагруженный динамической головкой ВА1.

Питание на устройство подается от сети переменного тока напряжением 220 В с помощью трансформаторного выпрямителя на интегральной сборке диодного моста КД906А и простейшего электронного стабилизатора напряжения на транзисторе VT4 и стабилитроне VD7. Сетевой трансформатор может быть любого типа с напряжением вторичной обмотки около 16 В, например унифицированный выходной трансформатор кадровой развертки ТВК-110А от черно-белых телевизоров. Он имеет две вторичные обмотки, но использовать нужно ту, которая намотана более тонким проводом и имеет сопротивление около 27 Ом (сопротивление другой — около 1 Ом).

Рис. 29. Принципиальная схема звонка « Трель »

6.1. Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля

Серебровский О. [21]

Различные неисправности системы электрооборудования автомобиля могут приводить к отклонениям напряжения бортовой сети за допустимые пределы. Как чрезмерное понижение, так и повышение напряжения чреваты выходом из строя отдельных агрегатов. Поэтому предлагаемый индикатор может предотвратить подобные отклонения напряжения бортовой сети.

Индикатор напряжения, принципиальная схема которого приведена на рис. 30, содержит двухпороговый компаратор, собранный на операционных усилителях микросхемы DA1.

Рис. 30. Принципиальная схема индикатора напряжения

Пороги срабатывания компараторов определяются стабилизированным напряжением на стабилитроне VD1 и делителем напряжения, образованным резисторами R2-R4. При напряжении бортовой сети менее 11,8 В на выходе компаратора DA1.1 появляется низкий уровень напряжения и зажигается светодиод HL1 красного цвета, сигнализируя о нештатном режиме. Его яркость свечения понижена из-за наличия резистора R5. Когда напряжение находится в пределах от 11,8 до 12,8 В, оба светодиода погашены, что указывает на нормальный режим. Если в процессе заряда аккумуляторной батареи напряжение лежит в пределах от 12,8 до 14,8 В, низкий уровень напряжения появляется на выходе компаратора DA1.2 и зажигается светодиод HL2 зеленого цвета, что подтверждает наличие заряда аккумулятора. Наконец, если напряжение бортовой сети превышает 14,8 В, кроме светодиода HL2 зажигается до полной яркости светодиод HL1, указывая на аварийный режим.

Все элементы схемы индикатора за исключением светодиодов, которые целесообразно вынести на приборный щиток, размещаются на печатной плате, показанной на рис. 31.

Рис. 31. Печатная плата индикатора напряжения бортовой сети

6.2. Реле указателя поворотов

Головин П. [22]

Автомобильный указатель поворота автоматически выключается после завершения этого маневра с помощью механизма, связанного с рулевым колесом. Но иногда этот механизм отказывает, и приходится выключать «мигалку» вручную.

У мотоциклов и мотороллеров такого механизма вообще нет. Поэтому использование предлагаемого электронного реле, автоматически выключающего указатель поворота, можно рекомендовать и на мотоциклах, и на автомобилях.

Принципиальная схема реле приведена на рис. 32. Оно содержит два одинаковых канала, в каждом из которых имеется генератор импульсов на двух элементах 2И-НЕ с частотой повторения около 1 Гц и электронный ключ на двух транзисторах, управляющий лампами указателя.

Рис. 32. Принципиальная схема реле указателя поворота

Управление реле осуществляется двумя кнопками — SB1 и SB2. При нажатии кнопки SB1 через резистор R1 и контакты SB1.1 быстро заряжается конденсатор С1, и высокий уровень напряжения поступает на вход элемента DD1.1. Генератор начинает работать, периодически поступает высокий уровень на базу транзистора VT1, отпирая его падением напряжения на резисторе R5, которое создается импульсами коллекторного тока VT1, отпирается транзистор VT2, и зажигаются лампы HL1 и HL2. После того как кнопка отпущена, конденсатор С1 начинает медленно разряжаться через сопротивление резистора. Примерно через 20 с генератор прекращает работу, и лампы перестают зажигаться.

Аналогично работает второй канал. Каждая кнопка имеет вторую группу контактов, которыми разряжается конденсатор другого канала.

Почти все элементы схемы размещены на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 33.

Рис. 33. Печатная плата реле указателя поворотов

6.3. Регулятор работы стеклоочистителя

Гарасымив И. [23]

Регулятор рассчитан на установку в автомобилях ВАЗ, при которой, если переключатель рода работ стеклоочистителя установлен в среднее положение, на контакт 1 разъема поступает напряжение +12 В, контакт 2 соединяется с электродвигателем, а контакт 3 — с массой автомобиля (рис. 34).

Рис. 34. Схема регулятора работы стеклоочистителя

Потенциал вывода 3 таймера DA1 равен нулю, вследствие чего отпираются транзистор VT1 и тиристор VS1, который включает электродвигатель. При его вращении контакты кулачка замыкают тиристор, и он запирается. Через некоторое время после подачи напряжения, определяемого элементами R2, С1, уровень вывода 3 таймера оказывается равен +12 В, что приводит к запиранию транзистора VT1. Длительность этого состояния можно регулировать переменным резистором R1.

Вместо транзистора МП40А можно использовать КТ3107А

6.4. Прибор автолюбителя

Затуловский М. [24]

Прибор рассчитан на работу с четырехцилиндровым карбюраторным двигателем и 12-вольтовой аккумуляторной батареей. Он позволяет измерять постоянное напряжение до 16 В, частоту вращения коленвала на двух пределах измерения — 1200 и 6000 об/мин, угол замкнутого состояния контактов прерывателя — до 90°. Прибор позволяет оценить падение напряжения на замкнутых контактах прерывателя до 1 В (при допустимом значении 0,2 В). Принципиальная схема прибора приведена на рис. 35.

Рис. 35. Принципиальная схема прибора автолюбителя

При нажатой кнопке S2 и отжатой S1 последовательно с микроамперметром Р1 включены добавочные резисторы R1 и R2. Предел измерения 16 В устанавливают по образцовому прибору переменным резистором R2. При этом пользуются шкалой на 16 В (рис. 36).

Рис. 36. Чертеж шкалы прибора автолюбителя

Для измерения падения напряжения на контактах прерывателя прибор подключают к ним, включают зажигание и заводной ручкой проворачивают коленвал до броска стрелки прибора влево. Тогда нажимают кнопку S1. Зачерненный участок шкалы указывает допустимое положение стрелки, а выход за пределы этого участка сигнализирует о необходимости зачистки контактов прерывателя.

Далее измеряют частоту вращения коленвала двигателя. Для этого возвращают кнопку S1 в разомкнутое состояние, подключают прибор к выводам прерывателя и нажимают кнопку S3 или S4. При этом прибор становится конденсаторным частотомером с подключенным конденсатором С1 или С2. При каждом размыкании контактов прерывателя конденсатор заряжается через диод V3 и микроамперметр, а при замыкании разряжается через диод V2. Показания прибора пропорциональны частоте вращения коленвала.

Отсчет N по одной или другой шкале умножается на 100. При нажатой кнопке S5 измеряется угол замкнутого состояния контактов. Коэффициент заполнения импульсов, ограниченных по амплитуде стабилитроном V1, и средний ток через микроамперметр зависят от угла замкнутого состояния контактов прерывателя. Рабочий участок на шкале — от 30 до 60° — оцифрован.

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм и расстоянием между щечками 26 мм внавал. Она содержит 9400 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,08 мм. Стрелочный прибор Р1 — микроамперметр типа М906 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки около 750 Ом.

7.1. Автомат защиты ламп от перегорания

Банников В. [25]

Общеизвестно, что осветительные лампы чаще всего перегорают в момент подачи на них питания. Это связано с тем, что сопротивление нити накала лампы сильно зависит от ее температуры, причем в холодном состоянии оно минимально. Так, обычная лампочка мощностью 75 Вт, рассчитанная на номинальное напряжение 220 В, при комнатной температуре имеет сопротивление около 65 Ом. Но после разогрева в горячем состоянии ее сопротивление можно найти, исходя из номинальных значений напряжения и мощности:

P = U2/R, откуда R = U2/P = 2202/75 = 645 Ом

Видно, что «пусковой» ток ламп накаливания почти в 10 раз больше номинального. Остается лишь удивляться, почему не перегорают все электрические лампочки при первом же включении.

В предлагаемом устройстве после включения выключателя SA1 через лампу проходят лишь отрицательные полупериоды напряжения сети благодаря диоду VD2. Положительные же полупериоды протекают через лампу, резистор R1 и диод VD1, заряжая конденсатор С1. Этот ток благодаря наличию резистора R1 мал и не влияет на сопротивление нити накала. Через несколько секунд напряжение на конденсаторе (и на управляющем электроде тиристора) возрастает, и тиристор отпирается. Таким образом, сначала лампа немного прогревается однополупериодным током, после чего автоматически ее переводят в рабочий режим. Схема автомата приведена на рис. 37.

Рис. 37. Принципиальная схема автомата защиты лампы от перегорания

7.2. Автомат-эконом электроэнергии

Нечаев И. [26]

При использовании этого автомата экономится электроэнергия за счет того, что некоторые, обычно постоянно включенные лампы (в коридорах, на лестничных клетках и т. д.) горят вполнакала и лишь при необходимости могут вручную переключаться в нормальный режим. Принципиальная схема автомата показана на рис 38.

Рис. 38. Принципиальная схема автомата-эконома энергии

Лампы EL1 (их суммарная мощность не должна превышать 220 Вт) с нормально замкнутыми контактами выключателя SB2 включены в одну диагональ диодного моста VD3.

Ко второй диагонали подключен тиристор VS1. Выпрямленное мостом пульсирующее напряжение стабилизируется элементами R5, VD2 и через резисторы R3, R2 заряжает конденсатор С1. Когда напряжение на нем достигнет порога отпирания транзистора VT2, он откроется и С1 разрядится на цепь управляющего электрода тиристора. В результате зажгутся лампы. Чем меньше зарядный ток С2, который регулируется переменным резистором R3, тем позже откроется тиристор и тем меньше яркость ламп.

Если кратковременно нажать кнопку SB1, через R1 и VD1 зарядится конденсатор С2, откроется транзистор VT1 и зашунтирует R3. Резко увеличится ток заряда С1, а транзистор VT2 станет открываться в начале каждой полуволны. Несколько десятков секунд яркость лампы будет максимальной, пока не разрядится С2, и схема вернется в дежурный режим.

Детали автомата размещаются в стенной коробке вместо стандартного выключателя на печатной плате, показанной на рис. 39.

Рис. 39. Чертеж печатной платы автомата-эконома энергии

7.3. Автоматический выключатель.

Зонов О. [27]

Это устройство (рис. 40) собрано на трех электромагнитных реле и управляется дверным контактом, который замыкается при открывании двери. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 переключаются в правое по схеме положение. Теперь замыкается цепь питания реле К2: вывод «плюс» конденсатора С1, резистор R1, контакты К1.1, контакты К3.1. Реле К2 срабатывает и самоблокируется контактами К2.1. Если теперь закрыть дверь, дверной контакт разомкнется и реле К1 отпустит. Контакт К1.1 вернется в левое положение, но реле К2 останется в сработавшем состоянии, так как ток в обмотке обеспечивается замкнутыми контактами К2.1, контактами К1.1 в левом положении и открытым диодом VD1. Через диод VD2 пойдет ток в обмотку реле К3. Оно сработает, контакты К3.1 переключатся в правое положение и реле К3 встанет на самопитание. Такое состояние может длиться неограниченно долго. После открывания и последующего закрывания двери реле К2 и К3 срабатывают и остаются в этом состоянии.

Рис. 40. Схема автоматического выключателя

Если парой дополнительных контактов одного из этих реле зажигать освещение в помещении, то при входе в него и закрывании за собой двери будет автоматически включаться освещение.

Если теперь выйти из помещения, открыв дверь, вновь замкнется дверной контакт и сработает реле К1. Контакты К1.1 займут правое положение, реле К2 отпустит и контакты К2.1 разомкнутся. Но реле К3 останется в сработавшем состоянии, так как через его обмотку течет ток через контакты К1.1 и К3.1, находящиеся в правом положении. Наконец, закроем дверь. Реле К1 отпустит, контакты К1.1 вернутся в левое положение и отпустит реле К3. Схема вернулась в исходное состояние.

7.4. Автомат управления освещением

Нечаев И. [28]

Устройство предназначено для автоматического включения освещения при наступлении сумерек и выключение его с рассветом. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 41.

Рис. 41. Принципиальная схема автомата управления освещением

Чувствительным элементом автомата является фоторезистор R1, управляющим элементом — тиристор VS1. Осветительные лампы подключаются к соединителю XS1. Автомат питается от сети переменного тока напряжением 220 В через выпрямительный мост на диодах VD4-VD7. Выпрямленное напряжение стабилизировано элементами R7, VD3, С4.

Днем сопротивление фоторезистора мало, потенциал эмиттера VT2 мал, он заперт и заперт также тиристор — освещение выключено. Конденсатор С2 заряжен до напряжения на конденсаторе С3. Когда начинает темнеть, сопротивление R1 увеличивается, потенциал эмиттера VT2 растет, и он начинает отпираться. Конденсатор С3 разряжается на резистор R6 и управляющий электрод тиристора, который отпирается, зажигая осветительные лампы.

Для устранения неустойчивого режима из-за снижения напряжения на эмиттере VT2 благодаря разряду С3 вводится гистерезис, использующий транзистор VT1. Импульсы, возникающие на резисторе R6 при отпирании транзистора VT2, через конденсатор С3 подаются на выпрямитель VD1, VD2, С1, собранный по схеме удвоения. На затворе транзистора VT1 образуется отрицательное относительно истока напряжение, и открытый до сих пор VT1 запирается. Потенциал его стока увеличивается и также увеличивается потенциал эмиттера VT2.

При следующем рассвете сопротивление фоторезистора падает, транзистор VT2 и тиристор запираются, и осветительные лампы гаснут.

Элементы схемы размещаются на печатной плате, показанной на рис. 42. Фоторезистор устанавливается таким образом, чтобы он освещался наружным светом, но чтобы на него не падал свет от ламп, управляемых автоматом.

Рис. 42. Чертеж печатной платы автомата управления освещением

Примечание. В статье автор рекомендует применение тиристора КУ202К, а также и других. Однако этот тиристор и многие другие из числа рекомендованных рассчитаны на предельное прямое напряжение в закрытом состоянии не более 300 В. Амплитуда же номинального напряжения сети достигает 311 В, а предельного — 327 В. Поэтому в схеме автомата допустимо использовать из числа упомянутых автором лишь КУ202М или КУ202Н. Мощность ламп ограничена используемыми выпрямительными диодами: Д226Б допускают максимальный прямой ток 300 мА. Отсюда максимальная мощность ламп составляет 132 Вт.

7.5. Автоматический выключатель освещения

Лазовик В. [29]

В разделе 7.3 был рассмотрен автоматический выключатель О. Зонова, в схеме которого использовались электромагнитные реле. Однако по сравнению с электронными компонентами электромагнитные реле менее надежны. В этой схеме основным запоминающим элементом переключения является D-триггер К176ТМ2. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 43

Рис. 43. Принципиальная схема автоматического выключателя освещения

На дверной коробке установлен герконовый контакт SF1. Он замыкается при запирании двери. В исходном состоянии на прямом выходе триггера DD1 — уровень лог. 0, транзистор VT1 и тиристор VS1 заперты, осветительная лампа HL1 не горит. На инверсном выходе триггера — уровень лог. 1. При открывании двери контакты SF1 размыкаются, но это не приводит к изменениям в схеме. При закрывании двери положительный перепад поступает на вход С триггера и он опрокидывается. На прямом выходе устанавливается уровень лог. 1 (как на входе D), на инверсном — уровень лог. 0. Отпираются транзистор и тиристор, зажигается лампа.

Когда выходят из помещения и открывают дверь, размыкание контакта SF1 и отрицательный перепад не влияют на состояние автомата. Но при втором закрывании двери положительный перепад на входе С триггера переключает его, на прямом выходе появляется уровень лог. 0 (как на входе D), транзистор и тиристор запираются, лампа гаснет, а на инверсном выходе триггера устанавливается уровень лог. 1. Схема возвращается в исходное состояние. К тиристору в закрытом состоянии приложены положительные полуволны синусоидального напряжения сети с максимальной амплитудой 327 В. Поэтому использование в схеме тиристора КУ202Л с предельным напряжением в закрытом состоянии 300 В чревато пробоем. Вместо него следует применить КУ202М или КУ202Н.

Эффективное напряжение, приложенное к резисторам R4-R6, составляет 210 В. На них рассеивается всего 1,34 Вт. Вместо двухваттных резисторов достаточно установить полуваттные или один двухваттный сопротивлением 33 кОм.

8.1. «Кто быстрее» — на двух транзисторах

Сальников Е. [30]

В этой игре в распоряжении каждого из двух играющих имеется кнопка. По команде судьи играющие нажимают и удерживают нажатыми свои кнопки. Выигрывает тот, чья лампочка загорится. Принципиальная схема игры представлена на рис. 44.

Рис. 44. Принципиальная схема игры « Кто быстрее »

При обеих нажатых кнопках схема представляет собой простейший триггер, который имеет только одно устойчивое состояние: либо открыт транзистор VT1, тогда VT2 должен быть заперт, либо открыт VT2, тогда заперт VT1. В каком состоянии окажется триггер после нажатия обеих кнопок, определяется тем, какая из них нажата первой. Так, при нажатии кнопки SB1 открывается транзистор VT1, поскольку от источника питания GB1 через лампу HL2, резистор R2 и замкнутую кнопку SB1 начинает течь ток базы, достаточный для отпирания транзистора. В результате отпирания транзистора VT1 загорается лампа HL1. Лампа HL2 не горит, так как ток базы транзистора недостаточен.

Общеизвестно, что не рекомендуется использовать транзисторы с отключенными от схемы базами. Поэтому в схеме между базой и эмиттером каждого транзистора нужно включить резистор сопротивлением 2–3 кОм.

Примечание. В статье рекомендуется напряжение батареи питания около 3 В (два элемента АА или ААА) и лампочки, рассчитанные на напряжение 2,5 В и ток 68 мА (тип МН2,5–0,068). Поэтому рекомендация применения транзисторов КТ315 с любым буквенным индексом не верна: транзисторы КТ315Ж и КТ315И непригодны.

8.2. Электронная игра «Чет-нечет»

Прокопцев Ю. [31]

Предлагаемая электронная игра, принципиальная схема которой приведена на рис. 45, рассчитана на двух играющих и предусматривает выигрыш одного партнера, если сумма чисел, выбранных обоими игроками, оказывается четной, и выигрыш другого — если нечетной. Каждый играющий располагает двумя кнопками: один — SB1 «2» и SB3 «1», другой — SB2 «1» и SB4 «2».

Рис. 45. Принципиальная схема игры « Чет-нечет »

Распознавание четности или нечетности суммы и соответствующее отображение лампочками накаливания осуществляется диодным коммутатором VD1-VD10 и транзисторами VT1, VT2 в блоке «Нечет» и VT3, VT4 в блоке «Чет».

При отжатых кнопках управления потенциалы баз транзисторов благодаря делителям R5 и R3, R4 в блоке «Нечет», а также R11 и R9, R10 в блоке «Чет» составляют -0,2 В. При этом транзисторы заперты, и лампочки не горят. Если нажать кнопку SB1, соответствующую цифре 2, ток от источника питания потечет через диод VD4 и резисторы делителя R2, R4, которые делят напряжение пополам. На аноде диода VD6 окажется отрицательное напряжение — 2,35 В, он запрется, и потенциал баз VT1,VT2 станет равным -0,4 В. Чтобы отпереть транзисторы, этого также недостаточно. Нужно дополнительно запереть диод VD5 с помощью второй кнопки. Так, нажатие кнопки SB2, соответствующей цифре 1, приводит через диод VD1 и делитель из резисторов R1, R3 к запиранию диода VD5. Тогда шунтирующее действие эмиттерных переходов резисторами R3, R4 прекращается, ток каждой базы VT1, VT2 становится равным 7,5 мА, транзисторы отпираются, и зажигается лампа HL1 «Нечет». Действительно, сумма 2 + 1 = 3. Если же нажаты кнопки SB1 и SB4, запираются диоды VD11 и VD12, что приводит к отпиранию транзисторов VT3, VT4 и зажиганию лампы HL2 «Чет». Действительно, сумма 2 + 2 = 4.

Автор рекомендовал использовать лампочки накаливания, рассчитанные на напряжение 4,5 или 3,5 В при токе не более 200 мА. В этом случае подойдут лампочки типа МНЗ,5–0,14, рассчитанные на ток 140 мА.

При отсутствии транзисторов МП25 можно установить транзисторы КТ3108А. Их максимальный ток коллектора составляет 200 мА. Еще лучше установить коммутаторные лампочки КМ6-60, рассчитанные на номинальное напряжение 6 В и ток 60 мА. При напряжении питания 4,5 В ток такой лампочки окажется равным 45 мА В этом случае в каждом блоке достаточно использовать один транзистор вместо двух.

Чтобы предотвратить последствия нажатия игроками сразу двух предоставленных им кнопок, SB3 и SB4 выполнены двухполюсными. При их нажатии размыкаются цепи кнопок SB1 и SB2.

8.3. Белорусская рулетка

Лагута С. [32]

В обычной рулетке шарик бросают в кольцевую канавку вращающегося диска. Шарик, вращаясь по кольцу канавки, совершает множество оборотов, а после снижения скорости падает в одну из пронумерованных ячеек. Выигрывают игроки, которые загадали номер этой ячейки. В предлагаемой электронной рулетке количество «ячеек» значительно меньше, чем в настоящей: всего 10. Порядок игры также другой. Каждый игрок вслух объявляет выбранную им цифру. Затем «запускается рулетка» — нажимается кнопка пуска схемы. Через некоторое время методом случайной выборки устройство отображает одну из цифр. Выигрывают угадавшие.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 46.

Рис. 46. Принципиальная схема белорусской рулетки

Процесс вращения шарика имитирует генератор импульсов, собранный на микросхеме DV555N. Постепенное замедление шарика и его остановку имитирует постепенное уменьшение частоты повторения импульсов. Счетчик DD2 подсчитывает число поступивших импульсов по модулю 10, но переполнение не учитывается. Номера ячеек имитируют десять светодиодов. После остановки генератора останавливается и счетчик с зажиганием светодиода, соответствующего последней цифре числа прошедших импульсов. Случайность процесса обусловливается неопределенностью длительности нажатия на кнопку пуска, во время которой частота повторения импульсов не уменьшается, а счетчик их считает.

Микросхема DV555N представляет собой интегральный таймер, который содержит два компаратора, триггер и выходные каскады. Назначение выводов таймера следующее. Входы компараторов — выводы 2 и 6, сброс триггера — 4, выходы — 3 и 7, управляющее напряжение — 5, питание — 8, общий — 1. Вывод 4 служит для блокировки таймера: при подаче на него низкого уровня таймер не работает и на обоих выходах устанавливается низкий потенциал. Поэтому вывод 4 соединен с источником питания. Триггер таймера переключается, когда на обоих входах одновременно действует высокий уровень. Поэтому выводы 2 и 6 соединены и подключены к времязадающей цепочке R2, С2, на которую поступает питание с конденсатора С1. Заряд конденсатора С2 происходит через резистор R2, а разряд — через выходной транзистор с открытым коллектором (вывод 7).

Внутри микросхемы таймера резисторный делитель образует два пороговых напряжения. При питании напряжением 3 В эти пороги равны 2 В и 1 В. При нажатии кнопки пуска SB1 конденсатор С1 быстро заряжается от источника питания до 3 В, а конденсатор С2 начинает заряжаться через резистор R2 от нуля до 2 В. Напряжение на выходе таймера в это время равно напряжению питания. В тот момент, когда напряжение на С2 достигнет 2 В, срабатывает компаратор, триггер таймера опрокидывается и выходные напряжения падают до нуля. Начинается разряд С2 через транзистор с открытым коллектором (вывод 7). Когда напряжение на С2 спадет до 1 В, сработает второй компаратор, вновь переключится триггер, выходные напряжения сравняются с напряжением питания, транзистор с открытым коллектором запрется и вновь начнется заряд С2 с 1 В до 2 В. Таким образом таймер вырабатывает импульсы, период повторения которых определяется временем заряда С2 от 1 В до 2 В (временем разряда через вывод 7 можно пренебречь). Хотя постоянная времени заряда, равная произведению R2xС2, не изменяется, но после отпускания кнопки через R1 начинает разряжаться конденсатор С1 и напряжение на нем уменьшается. Понятно, что чем ниже напряжение на С1, тем больше требуется времени для заряда С2 от 1 В до 2 В. Так плавно увеличивается период повторения импульсов, и, когда С1 разрядится до 2 В, конденсатор С2 зарядиться до 2 В уже не сможет, триггер остановится.

Счетчик DD2 также остановится и окажется горящим один светодиод. При следующем нажатии пусковой кнопки произведению R2xС2, не изменяется, но после отпускания кнопки через R1 начинает разряжаться конденсатор С1 и напряжение на нем уменьшается. Понятно, что чем ниже напряжение на С1, тем больше требуется времени для заряда С2 от 1 В до 2 В. Так плавно увеличивается период повторения импульсов, и, когда С1 разрядится до 2 В, конденсатор С2 зарядиться до 2 В уже не сможет, триггер остановится. Счетчик DD2 также остановится и окажется горящим один светодиод. При следующем нажатии пусковой кнопки процесс повторяется.