Admin

Генераторы - имитаторы звуков

Ю. Федоров

Многие радиолюбители увлекаются изготовлением различных электронных игрушек, а также электронных звуковых сигнализаторов, имитирующих голоса птиц и животных. Здесь приводятся описания нескольких схем электронных генераторов, подходящих для этих целей. С помощью электроники можно заставить мяукать плюшевого котенка или петь игрушечного соловья, куковать кукушку на стенных часах, установить гудок-сирену на модель автомобиля.

Генератор «мяу» для игрушечного котенка состоит из двух генераторов на транзисторах, один из которых работает на частоте 0,2—0,5 Гц, второй—700—900 Гц. Генераторы соединены между собой RC цепочкой. Первый, низкочастотный генератор, собран по схеме мультивибратора, второй является RC генератором. Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1. После включения питания («Крона ВЦ», две батареи 3336Л) выключателем В первый генератор (транзисторы 77, Т2) начинает вырабатывать прямоугольные импульсы. Эти импульсы попадают на цепочку R5C3, постоянная времени которой во многом определяет характер звучания игрушки. В момент начала первого импульса первого генератора второй генератор не работает, так как транзистор ТЗ закрыт. По мере заряда конденсатора СЗ растет напряжение на базе ТЗ и, начиная с некоторого момента, он открывается и второй генератор начинает работать на частоте, близкой к 800 Гц. Амплитуда колебаний второго генератора растет по мере достижения напряжением на конденсаторе СЗ величины, равной амплитуде прямоугольного импульса, выдаваемого первым генератором. Таким образом, второй генератор будет выдавать изменяющееся по амплитуде синусоидальное напряжение до тех пор, пока напряжение на конденсаторе СЗ будет достаточным для поддержания в открытом состоянии транзистора ТЗ. Частота первого генератора выбрана так, что за время одного импульса конденсатор СЗ успевает полностью разрядиться, и поэтому генератор на транзисторе ТЗ работает в импульсном режиме — он выдает импульсы, заполненные частотой 600—900 Гц, с частотой следования, синхронной частоте первого генератора (0,2—0,5 Гц). Если в коллекторную цепь второго генератора включить громкоговоритель или головные телефоны через усилитель, собранный на транзисторе Т4, то можно будет услышать звуки, напоминающие мяукание кошки.

Генератор «мяу» можно монтировать на плате из любого изоляционного материала. Габариты платы зависят от размеров использованных деталей и величины игрушки, внутри которой она должна быть размещена.

Транзисторы — низкочастотные, со статическим коэффициентом передачи тока не менее 30, транзисторы 77 и Т2 должны иметь возможно близкие Вст и /ко-

Все остальные детали следует выбирать малогабаритными — резисторы УЛМ, конденсаторы МБМ и К-56. Трансформатор Тр1— переходной трансформатор от малогабаритного радиоприемника. Сердечник трансформатора набран из пластин ШЗ—Ш4, толщина набора 4— 6 мм. Первичная обмотка содержит 2 X 400 витков провода ПЭВ-2 0,09, вторичная —100 витков провода ПЭВ 0,2.

Правильно собранный генератор «мяу» начнет работать сразу после включения питания, однако звук по своему характеру может значительно отличаться от желаемого. Изменяя номинал резистора R5, подбирают требуемый звук «мяу», паузу между отдельными звуками устанавливают изменением емкости конденсаторов С1 и С2. Тембр звучания определяется номиналами резисторов R5 и R8. На высоту тона звучания влияет емкость конденсаторов С4 и С5.

Следует заметить, что при подборе желаемой частоты и тона звучания номиналы деталей, указанные на схеме, могут быть изменены очень значительно.

Генератор «сирена» по принципу действия и схеме мало чем отличается от генератора «мяу». Устройство содержит источник медленных (0,2—0,3 Гц) колебаний, смеситель, генератор быстрых (800—1000 Гц) колебаний и усилитель низкой частоты. Первый генератор служит для управления вторым, генерирующим колебания с переменной частотой (звук сирены).

Принципиальная схема электронной сирены изображена на рис. 2. На транзисторах П и 72 по схеме мультивибратора собран генератор медленных импульсов. Управляющим элементом служит транзистор ТЗ вместе с цепочкой R5C3. Такое смесительное устройство обеспечивает плавное нарастание высоты и силы звука, получаемого от второго генератора, что делает его похожим на звучание сирены. Второй генератор собран также по схеме мультивибратора на транзисторах Т4, Т5. Усилитель низкой частоты выполнен на транзисторах Тб, Т7, включенных по схеме составного транзистора.

Составной эмиттерный повторитель в усилителе НЧ обеспечивает необходимое усиление по току и, что самое главное, позволяет обойтись без выходного трансформатора, хорошо согласуя выходное сопротивление оконечного усилителя с сопротивлением нагрузки. В качестве нагрузки в этом усилителе можно использовать любой громкоговоритель, рассчитанный на выходную мощность от 0,2 до 4 Вт и имеющий сопротивление звуковой катушки от 6 до 20 Ом.

При работе первого генератора медленные импульсы периодически заряжают конденсатор СЗ через резистор R5. По мере заряда этого конденсатора изменяется напряжение на базе транзистора ТЗ, а вместе с этим изменяется и его внутреннее сопротивление, а следовательно, и падение напряжения на нем. Напряжение смещения на базу транзистора Т4 поступает через резистор R7 и регулирующий транзистор ТЗ. При изменении сопротивления эмиттерного перехода транзистора ТЗ изменяется напряжение смещения на базе Т4, который входит в состав мультивибратора, генерирующего «быстрые» колебания. Это приводит к изменению частоты и длительности импульсов второго генератора. Периодически, с частотой импульсов первого генератора, повторяющийся заряд и разряд конденсатора СЗ вызывает плавное изменение частоты второго генератора, причем при заряде конденсатора частота возрастает, при разряде — уменьшается. Это и определяет характер звучания, напоминающий звук сирены.

Налаживание сирены начинают с того, что отсоединяют резистор R5 от базы ТЗ и, изменяя сопротивление потенциометра R3 и подбирая емкости конденсаторов С1 и С2, добиваются частоты генерации первого мультивибратора, равной 0,4 Гц. Эту частоту можно проверить, прослушав импульсы на головные телефоны, подключенные параллельно резистору R4.


Для налаживания частоты основного тона сирены отсоединяют проводник от эмиттера ТЗ и подключают его к общему минусовому проводу источника питания. Второй генератор включают вместе с усилителем. В громкоговорителе при этом должен быть слышен громкий чистый звук с частотой около 1000 Гц. Восстановив все соединения в соответствии с принципиальной схемой и подбирая номиналы деталей, отмеченных на схеме звездочкой, добиваются желаемого харакгера звучания сирены.

Генератор «ку-ку» сходен с двумя генераторами, о которых шла речь выше. Принципиальная схема электронной «кукушки» изображена на рис. 3. В основу схемы также положен принцип взаимодействия двух источников электрических колебаний — медленного и быстрого. Первый генератор представляет собой мультивибратор на транзисторах 77 и Т2. Второй генератор выполнен на транзисторе ТЗ по схеме с индуктивной обратной связью. Усилитель низкой частоты собран на транзисторе Т4. Роль управляющего элемента играет цепочка R5—Я7СЗС4Д1—ДЗ.

Транзисторы Т1 и Т2 попеременно открываются и закрываются. Когда открыт транзистор 77, диод Д5 закрыт напряжением, поступающим на него через резистор R13 с транзистора 77. Это напряжение подается хотя и в прямой полярности, но по величине недостаточно для открывания диода Д5, Второй генератор при этом работает, частота сигнала на выходе определяется индуктивностью части катушки L1 и емкостью конденсатора С6. Длительность первого звука «ку-ку» обусловлена временем, в течение которого открыт транзистор 77, что в свою очередь зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивлений резисторов R1 и R3.

Когда транзистор 77 закроется и откроется Т2, на диод Д5 поступит почти полное напряжение питания в прямой полярности. Диод откроется и подключит конденсатор С7 параллельно контуру ЫС6. Частота колебаний второго генератора станет ниже, что будет соответствовать второму звуку голоса «кукушки». Продолжительность второго звука будет пропорциональна емкости конденсатора С2 и сопротивлению резисторов R2 и R4.


Пауза между каждым звуком «ку-ку» больше, чем между отдельными звуками, и определяется цепочкой R7C4Д1ДЗ. Во время первого звука, когда Т2 закрыт, конденсатор С4 быстро заряжается через резистор R4 и диод Д1 до напряжения источника питания. Диод ДЗ при этом закрыт, и второй генератор работает. Когда же транзистор Т2 откроется, конденсатор С4 будет разряжаться через резистор R7 и открытый транзистор Т2. Одновременно открывается диод ДЗ и база транзистора ТЗ оказывается подключенной через конденсатор С4 к общему проводу, второй генератор прекратит работу до изменения состояния мультивибратора.

Цепочка R5CЗR6Д2 служит для придания звукам большей схожести с голосом настоящей кукушки, а диод Д4 улучшает условия работы второго генератора. Через фильтр нижних частот R12C8 сигналы с генератора поступают на усилитель НЧ и затем на выходы устройства. Выход 1 предназначен для подключения к усилителю с входным сопротивлением не менее 50 кОм, а выход 2 рассчитан на подключение к усилителю с небольшим входным сопротивлением. Транзисторы следует выбирать со статическим коэффициентом передачи по току 60—80 и их можно заменить на МП 111. Трансформатор Тр1 — любой выходной трансформатор от транзисторных приемников («Спорт-2», «Сокол-4», «Нарочь» и пр.). Обмотка с большим числом витков — контурная, с меньшим — обмотка обратной связи. Они соединяются последовательно. Свободный конец вторичной обмотки соединяется с конденсатором С5.

Электронный «соловей» по своей схеме несколько сложнее, чем предыдущие имитаторы звуков, однако изготовление его довольно просто, так как он состоит из одинаковых элементов. Основу схемы «соловья» (рис. 4) составляют семь мультивибраторов, с помощью которых получают необходимые частоты. Всю схему можно условно разделить на три части: два генератора с усилителями (транзисторы 77—Т8 и Т12—779) и электронный переключатель (T9—Т11).

Разберем более подробно, как работает такой «соловей». Мультивибратор на транзисторах Тб, 77 генерирует тональный сигнал частотой 2000 Гц. Усиленный транзистором Т8 сигнал этой частоты создает основной тон звучания. Управляющий мультивибратор на транзисторах Т4, Т5 периодически выключает первый мультивибратор. Происходит это следующим образом. При работе второго мультивибратора транзисторы Т4, 75 попеременно находятся то в открытом, то в закрытом состоянии. Когда транзистор Т5 закрыт, сопротивление участка его коллектор — эмиттер большое, верхний конец резистора R11 через резистор R8 соединен с минусовым проводом источника питания. Мультивибратор на транзисторах Тб, 77 работает, и мы слышим звук одного тона.


Когда открывается транзистор Т5, резистор R11 оказывается замкнутым через этот транзистор на общий плюсовой провод, и мультивибратор на транзисторах Тб, Т7 прекращает свою работу. Звук периодически прерывается. Работой второго мультивибратора управляет третий, собранный на транзисторах 77 и Т2 с усилителем тока на транзисторе ТЗ. Нагрузкой этого усилителя является обмотка реле Р1. Частота переключений транзисторов этого мультивибратора выбрана такой, что она не совпадает с частотой срабатываний второго мультивибратора. Когда транзистор Т2 открывается, открывается и транзистор ТЗ, реле срабатывает и своими контактами Р1/1 параллельно резистору R7 подключает резистор R8. В результате изменяется общее сопротивление в базовой цепи транзистора Т4, а следовательно, и частота переключений транзисторов второго мультивибратора. Создается как бы два режима переключения первого мультивибратора на транзисторах Тб и 77, и характер звучания напоминает часть соловьиной трели.

Второй генератор (транзисторы Т12—Т19) работает точно так же, но с несколько иными частотами, чем первый. Кроме того, работа второго генератора периодически прерывается с частотой работы мультивибратора на транзисторах Т10, Т11. Этот мультивибратор через усилитель тока на транзисторе T9 заставляет срабатывать реле Р2, которое своими контактами Р2\1 отключает через каждые 5—6 с питание второго генератора. Во время переключений плюсового провода питания в громкоговорителе Гр2 слышатся щелки, характерные для соловьиной трели.

В описываемых генераторах можно использовать любые низкочастотные транзисторы с коэффициентом передачи тока больше 15. Электромагнитные реле РЭС-10 (паспорт РС4. 524. 303), трансформаторы можно использовать от любого транзисторного малогабаритного приемника. Это выходные трансформаторы с сердечником из Ш-образных пластин Ш4, толщины набора 8 мм. Первичная обмотка содержит 350 витков провода ПЭВ-2 0,08, вторичная — 80 витков провода ПЭВ-2 0,1.

Литература

«Радио», № 3, 1972.

«Радио», № 2, 1974.

Сборник «Радио — радиолюбителям». «Энергия», МРБ, вып, 850, 1974.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК