Простые схемы для начинающих. Простые имитаторы звуков, световые эффекты, игрушки (11 схем) Принципиальные схемы имитаторов звуков животных

Схемы простейших электронных устройств для начинающих радиолюбителей. Простые электронные игрушки и устройства которые могут быть полезны для дома. Схемы построены на основе транзисторов и не содержат деффицитных компонентов. Имитаторы голосов птиц, музыкальные инструменты, светомузыка на светодиодах и другие.

Генератор трелей соловья

Генератор трелей соловья, выполненный на асимметричном мультивибраторе, собран по схеме, приведенной на рис. 1. Низкочастотный колебательный контур, образованный телефонным капсюлем и конденсатором СЗ, периодически возбуждается импульсами, вырабатываемыми мультивибратором. В итоге формируются звуковые сигналы, напоминающие соловьиные трели. В отличие от предыдущей схемы звучание этого имитатора не управляемое и, следовательно, более однообраз ное. Тембр звучания можно подбирать, меняя емкость конденса тора СЗ.

Рис. 1. Генератор-иммитатор трелей соловья, схема устройства.

Электронный подражатель пения канарейки

Рис. 2. Схема электронного подражателя пения канарейки.

Электронный подражатель пения канарейки описан в книге Б.С. Иванова (рис. 2). В его основе также асимметричный мультивибратор. Основное отличие от предыдущей схемы — это RC-цепочка, включенная между базами транзисторов мультивибратора. Однако это несложное нововведение позволяет радикально изменить характер генерируемых звуков.

Имитатор кряканья утки

Имитатор кряканья утки (рис. 3), предложенный Е. Бри-гиневичем, как и другие схемы имитаторов, реализован на асимметричном мультивибраторе [Р 6/88-36]. В одно плечо мультивибратора включен телефонный капсюль BF1, а в другое — последовательно соединенные светодиоды HL1 и HL2.

Обе нагрузки работают поочередно: то издается звук, то вспыхивают светодиоды — глаза «утки». Тональность звука подбирается резистором R1. Выключатель устройства желательно выполнить на основе магнитоуправляемого контакта, можно самодельного.

Тогда игрушка будет включаться при поднесении к ней замаскированного магнита.

Рис. 3. Схема имитатора кряканья утки.

Генератор «шума дождя»

Рис. 4. Принципиальная схема генератора "шума дождя" на транзисторах.

Генератор «шума дождя», описанный в монографии В.В. Мацкевича (рис. 4), вырабатывает звуковые импульсы, поочередно воспроизводимые в каждом из телефонных капсюлей. Эти щелчки отдаленно напоминают падение капель дождя на подоконник.

Для того чтобы придать случайность характеру падения капель, схему (рис. 4) можно усовершенствовать, введя, например, последовательно с одним из резисторов канал полевого транзистора. Затвор полевого транзистора будет представлять собой антенну, а сам транзистор будет являться управляемым переменным резистором, сопротивление которого будет зависеть от напряженности электрического поля вблизи антенны.

Электронный барабан-приставка

Электронный барабан — схема, генерирующая звуковой сигнал соответствующего звучания при прикосновении к сенсорному контакту (рис. 5) [МК 4/82-7]. Рабочая частота генерации находится в пределах 50...400 Гц и определяется параметрами RC-элементов устройства. Подобные генераторы могут быть использованы для создания простейшего электромузыкального инструмента с сенсорным управлением.

Рис. 5. Принципиальная схема электронного барабана.

Электронная скрипка с сенсорным управлением

Рис. 6. Схема электронной скрипки на транзисторах.

Электронная «скрипка» сенсорного типа представлена схемой, приведенной в книге Б.С. Иванова (рис. 6). Если к сенсорным контактам «скрипки» приложить палец, включается генератор импульсов, выполненный на транзисторах VT1 и VT2. В телефонном капсюле раздастся звук, высота которого определяется величиной электрического сопротивления участка пальца, приложенного к сенсорным пластинкам.

Если сильнее прижать палец, его сопротивление понизится, соответственно возрастет высота звукового тона. Сопротивление пальца зависит также от его влажности. Изменяя степень прижатия пальца к контактам, можно исполнять незамысловатую мелодию. Начальную частоту генератора устанавливают потенциометром R2.

Электромузыкальный инструмент

Рис. 7. Схема простого самодельного электромузыкального инструмента.

Электромузыкальный инструмент на основе мультивибратора [В.В. Мацкевич] вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы, частота которых зависит от величины сопротивления Ra — Rn (рис. 7). При помощи подобного генератора можно синтезировать звуковую гамму в пределах одной-двух октав.

Звучание сигналов прямоугольной формы очень напоминает органную музыку. На основе этого устройства может быть создана музыкальная шкатулка или шарманка. Для этого на диск, вращаемый ручкой или электродвигателем, наносят по окружности контакты различной длины.

К этим контактам напаивают предварительно подобранные резисторы Ra — Rn, которые определяют частоту импульсов. Длина контактной полоски задает длительность звучания той или иной ноты при скольжении общего подвижного контакта.

Простая цветомузыка на светодиодах

Устройство цветомузыкального сопровождения с разноцветными светодиодами, так называемая «мигалка», украсит музыкальное звучание дополнительным эффектом (рис. 8).

Входной сигнал звуковой частоты простейшими частотными фильтрами разделяется на три канала, условно называемые низкочастотным (светодиод красного свечения); среднечастотным (светодиод зеленого. свечения) и высокочастотным (желтый светодиод).

Высокочастотная составляющая выделяется цепочкой С1 и R2. «Среднечастотная» компонента сигнала выделяется LC-фильтром последовательного типа (L1, С2). В качестве катушки индуктивности фильтра можно использовать старую универсальную головку от магнитофона, либо обмотку малогабаритного трансформатора или дросселя.

В любом случае при настройке устройства потребуется индивидуальный подбор емкости конденсаторов С1 — СЗ. Низкочастотная составляющая звукового сигнала беспрепятственно проходит через цепь R4, СЗ на базу транзистора VT3, управляющего свечением «красного» светодиода. Токи «высокой» частоты закорачиваются конденсатором СЗ, т.к. он имеет для них крайне малое сопротивление.

Рис. 8. Простая цветомузыкальная установка на транзисторах и светодиодах.

Электронная игрушка "угадай цвет" на светодиодах

Электронный автомат предназначен для отгадывания цвета включившегося светодиода (рис. 9) [Б.С. Иванов]. Устройство содержит генератор импульсов — мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2, связанный с триггером на транзисторах VT3, VT4. Триггер, или устройство с двумя устойчивыми состояниями, поочередно переключается после каждого из пришедших на его вход импульсов.

Соответственно, поочередно высвечиваются и разноцветные светодиоды, включенные в каждое из плеч триггера в качестве нагрузки. Поскольку частота генерации достаточно высока, мигание светодиодов при включении генератора импульсов (нажатии на кнопку SB1) сливается в непрерывное свечение. Если отпустить кнопку SB1, генерация прекращается. Триггер устанавливается в одно из двух возможных устойчивых состояний.

Поскольку частота переключений триггера была достаточно велика, заранее предсказать, в каком состоянии окажется триггер, невозможно. Хотя из каждого правила есть исключения. Играющим предлагается определить (предсказать), какой именно цвет появится после очередного запуска генератора.

Либо предлагается угадать, какой цвет загорится после отпускания кнопки. При большом наборе статистики вероятность равновесного, равновероятного высвечивания светодиодов должна приблизиться к значению 50:50. Для малого числа попыток это соотношение может не выполняться.

Рис. 9. Принципиальная схема электронной игрушки на светодиодах.

Электронная игрушка "у кого лучше реакция"

Электронное устройство, позволяющее сопоставить скорость реакции двух испытуемых [Б.С. Иванов], может быть собрано по схеме, приведенной на рис. 10. Первым высвечивается индикатор — светодиод того, кто первый нажмет «свою» кнопку.

В основе устройства триггер на транзисторах VT1 и VT2. Для повторного тестирования скорости реакции питание устройства следует кратковременно отключить дополнительной кнопкой.

Рис. 10. Принципиальная схема игрушки "у кого лучше реакция".

Самодельный фототир

Рис. 11. Принципиальная схема фототира.

Светотир С. Гордеева (рис. 11) позволяет не только играть, но и тренироваться [Р 6/83-36]. Фотоэлемент (фотосопротивление, фотодиод — R3) направляют на светящуюся точку или солнечный зайчик и нажимают спусковой крючок (SA1). Конденсатор С1 разряжается через фотоэлемент на вход генератора импульсов, работающего в ждущем режиме. В телефонном капсюле раздается звук.

Если наводка неточна, и сопротивление резистора R3 велико, то энергии разряда недостаточно для запуска генератора. Для фокусировки света необходима линза.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Часть деталей смонтирована на печатной плате (рис. 48), которую затем размещают внутри подходящего корпуса. Там же устанавливают батарею питания. Динамическую головку и выклю­чатель можно укрепить на передней стенке корпуса.

Если все детали исправны и смонтированы без ошибок, никакого налаживания имитатор не требует. И тем не менее запомните следующие рекомендации. Частоту повторения трелей можно изменить подбором резистора R5. Резистор R7, вклю­ченный последовательно с головкой, влияет не только на громкость звучания, но и на частоту блокинг-генератора. Этот резистор можно подобрать экспериментально, временно заменив его пе­ременным проволочным, сопротивлением 2...3 Ом. Добиваясь наибольшей громкости звучания, не забывайте, что при этом могут появляться искажения, ухудшающие качество звука.

Рис. 48. Печатная плата имитатора
При повторении этого имитатора для получения нужного звучания приходилось несколько изменять номиналы деталей и даже перестраивать схему. Вот, к примеру, изменения, внесен­ные в одну из конструкций. Цепочка С4, С5, R6 заменена конден­сатором (оксидным или другого типа) емкостью 2 мкФ, а вместо резистора R5 включена цепочка из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 33 кОм и подстроечного сопротивлением 100 кОм. Вместо цепочки R2, С2 включен конден­сатор емкостью 30 мкФ. Резистор R4 остался подключенным к выводу дросселя L1, а между выводом и базой транзистора VT2 (а значит, и плюсовым выводом конденсатора С1) включен резистор сопротивлением 1 кОм, одновременно между базой и эмиттером транзистора VT2 включен резистор сопротивлением 100 кОм. При этом сопротивление резистора R2 уменьшено до 75 кОм, а емкость конденсатора С1 увеличена до 100 мкФ.

Подобные изменения могут быть вызваны применением конкретных транзисторов, трансформатора и дросселя, динами­ческой головки, других деталей. Их перечисление дает возмож­ность более широко экспериментировать с данным имитатором для получения нужного звучания.

В любом случае работоспособность имитатора сохраняется при изменении напряжения питания от 6 до 9 В.
^ ТРЕЛИ СОЛОВЬЯ
Использовав часть предыдущей конструкции, можно собрать новый имитатор (рис. 49) - трелей соловья. В нем всего один транзистор, на котором выполнен блокинг-генератор с двумя ~ цепями положительной обратной связи. Одна из них, состоящая из дросселя L1 и конденсатора С2, определяет тональность звука, а вторая, составленная из резисторов Rl, R2 и конденсатора С1, - период повторения трелей. Резисторы Rl - R3 определяют режим работы транзистора.

^ Рис. 49. Схема имитатора трелей соловья на одном транзисторе
Выходной трансформатор, дроссель и динамическая го­ловка - такие же, что и в предыдущей конструкции, транзис­тор - серий МП39 - МП42 с возможно большим коэффициен­том передачи тока. Источник питания - любой (из гальвани­ческих батарей или выпрямитель) напряжением 9... 12 В. Резисторы - МЛТ-0,25, оксидные конденсаторы - К50-6, конден­сатор СЗ - МБМ или другой.

Деталей в имитаторе немного и вы сможете расположить их самостоятельно на плате из изоляционного материала. Взаимное расположение деталей не имеет значения. Монтаж может быть как печатным, так и навесным, с использованием стоек под выводы деталей.

Звучание простого имитатора во многом зависит от пара­метров используемого транзистора. Поэтому налаживание сводит­ся к подбору деталей для получения нужного эффекта.

Тональность звука устанавливают подбором конденса­тора СЗ (его емкость может быть в пределах от 4,7 до 33 мкФ), а желаемую продолжительность трелей - подбором резистора R1 (в пределах от 47 до 100 кОм) и конденсатора С1 (от 0,022 до 0,047 мкФ). Правдоподобность звука во многом зависит от режима работы транзистора, который устанавливают подбором резистора R3 в пределах от 3,3 до 10 кОм. Налаживание зна­чительно упростится, если вместо постоянных резисторов R1 и R3 будут временно установлены переменные, сопротивлением 100 - 220 кОм (R1) и 10 - 15 кОм (R3).

Если захотите использовать имитатор как квартирный звонок или звуковой сигнализатор, замените конденсатор СЗ другим, большей емкости (до 2000 мкФ). Тогда даже при кратко­временной подаче напряжения питания звонковой кнопкой кон­денсатор мгновенно зарядится и будет выполнять роль аккуму­лятора, позволяя сохранить достаточную продолжительность звучания.

Схема более сложного имитатора, практически не требую­щего налаживания, приведена на рис. 50. Он состоит из трех симметричных мультивибраторов, вырабатывающих колебания разной частоты. Скажем, первый мультивибратор, выполнен­ный на транзисторах VT1 и VT2, работает на частоте менее герца, второй мультивибратор (он выполнен на транзисторах VT3, VT4) - на частоте нескольких герц, а третий (на транзисто­рах VT5, VT6) - на частоте более килогерца. Поскольку третий мультивибратор связан со вторым, а второй - с первым, то ко­лебания третьего мультивибратора будут представлять собой всплески сигналов разной продолжительности и несколько из­меняющейся частоты. Эти «всплески» усиливаются каскадом на транзисторе VT7 и через выходной трансформатор Т1 подают­ся на динамическую головку ВА1 - она преобразует «всплески» электрического сигнала в звуки соловьиной трели.

Заметьте, что для получения требуемой имитации между первым и вторым мультивибраторами установлена интегрирую­щая цепочка R5C3, позволяющая «преобразовать» импульс­ное напряжение мультивибратора в плавно нарастающее и спа­дающее, а между вторым и третьим мультивибраторами вклю­чена дифференцирующая цепочка C6R10, обеспечивающая более короткое по продолжительности управляющее напряжение по сравнению с выделяющимся на резисторе R9.

В имитаторе могут работать транзисторы серий МП39 - МП42 с возможно большим коэффициентом передачи тока. Пос­тоянные резисторы - МЛТ-0,25, оксидные конденсаторы - К50-6, остальные конденсаторы - МБМ или другие малогаба­ритные. Трансформатор - выходной от любого транзисторного приемника с двухтактным усилителем мощности. В коллектор­ную цепь транзистора включена половина первичной обмотки трансформатора. Динамическая головка - любая маломощная, например 0,1ГД-6, 0.25ГД-19. Источник питания - батарея 3336, выключатель - любой конструкции.

Рис. 50. Схема имитатора трелей соловья на шести транзисторах
Часть деталей имитатора располагают на плате (рис. 51), которую затем устанавливают в корпус из любого материала и подходящих габаритов. Внутри корпуса размещают источник питания, а на передней стенке укрепляют динамическую голов­ку. Здесь же можно разместить и выключатель питания (при использовании имитатора в качестве квартирного звонка вместо выключателя подключают проводами звонковую кнопку, расположенную у входной двери).

^ Рис. 51. Монтажная плата имитатора
Проверку имитатора начинают с третьего мультивибратора. Временно подключают верхние по схеме выводы резисторов R12, R13 к минусовому проводу питания. В динамической головке должен раздаться непрерывный звук определенного тона. При не­обходимости изменить тональность достаточно подобрать конденсаторы С7, С8 или резисторы R12, R13.

Затем восстанавливают прежнее соединение резисторов R12, R13 и подключают к минусовому проводу верхние по схеме выводы резисторов R7, R8. Звук должен стать прерывистым, но еще не похожим на пение соловья.

Если все так и есть, снимают перемычку между резистора­ми R7, R8 и минусовым проводом. Вот теперь должен появиться звук, похожий на соловьиные трели. Более точного звучания имитатора можно добиться подбором деталей частотозадающих цепей первых двух мультивибраторов - базовых резисторов и конденсаторов обратной связи.
^ НА РАЗНЫЕ ГОЛОСА
Некоторое перестроение схемы электронной «канарейки» - и вот уже появляется схема (рис. 52) еще одного имитатора, способного издавать звуки самых разнообразных пернатых оби­тателей леса. Причем перестраивать имитатор на тот или иной звук сравнительно просто - достаточно перевести ручку одного или двух переключателей в соответствующее положение.

Как и в электронной «канарейке», оба транзистора работают в мультивибраторе, a VT2 входит еще и в состав блокинг-генератора. В частотозадающие цепи имитатора включены наборы конденсаторов разной емкости, которые можно подключать переключателями: с помощью переключателя SA1 изменяется то­нальность звучания, а с помощью SA2 - частота повторения трелей.

Кроме указанных на схеме, могут работать другие герма­ниевые транзисторы малой мощности и с возможно большим коэффициентом передачи (но не менее 30). Оксидные конден­саторы - К50-6, остальные - МБМ, КЛС или другие мало­габаритные. Все резисторы - МЛТ-0,25 (можно МЛТ-0,125). Дроссель, выходной трансформатор и динамическая головка - такие же, что и в «канарейке». Переключатели - любой кон­струкции. Подойдут, к примеру, галетные переключатели 11П2Н (11 положений 2 направления - он составлен из двух плат с контактами, связанными одной осью). Хотя у такого переключателя 11 положений, их нетрудно довести до нуж­ных шести, переставив ограничитель (он находится на ручке переключателя под гайкой) в соответствующее отверстие осно­вания.

Рис. 52. Схема универсального имитатора трелей

Рис. 53. Печатная плата имитатора
Часть деталей монтируют на печатной плате (рис. 53). Транс­форматор и дроссель крепят к плате металлическими хомути­ками или приклеивают. Плату устанавливают в корпусе, на лицевой стенке которого закрепляют переключатели и выклю­чатель питания. Динамическую головку можно также разместить на этой стенке, но неплохие результаты получаются при крепле­нии ее на одной из боковых стенок. В любом случае напротив Диффузора вырезают отверстие и закрывают его изнутри кор­пуса неплотной тканью (лучше всего радиотканью), а снаружи - Декоративной накладкой. Источник питания укрепляют на дне Корпуса металлическим хомутиком.

Имитатор должен начать работать сразу после включения питания (если, конечно, исправны детали и не напутан монтаж). Случается, что из-за малого коэффициента передачи транзисто­ров звук не появляется совсем или имитатор работает неустой­чиво. Лучший способ в этом случае - увеличить напряжение питания, включив последовательно с имеющейся еще одну бата­рею 3336.
^ КАК СТРЕКОЧЕТ СВЕРЧОК?
Имитатор стрекота сверчка (рис. 54) состоит из мульти­вибратора и RC-генератора. Мультивибратор собран на тран­зисторах VT1 и VT2. Отрицательные импульсы мультивибратора (когда закрывается транзистор VT2) поступают через диод VD1 на конденсатор С4, являющийся «аккумулятором» напряжения смещения для транзистора генератора.

Генератор, как видите, собран всего на одном транзисторе и вырабатывает колебания синусоидальной формы звуковой часто­ты. Это генератор тона. Колебания возникают из-за действия положительной обратной связи между коллектором и базой транзистора благодаря включению между ними фазосдвигающей цепочки из конденсаторов С5 - С7 и резисторов R7 - R9. Эта цепочка еще и частотозадающая - от номиналов ее деталей за­висит вырабатываемая генератором частота, а значит, тональ­ность звука, воспроизводимого динамической головкой ВА1 - она включена в коллекторную цепь транзистора через выходной трансформатор Т1.

Во время открытого состояния транзистора VT2 мульти­вибратора конденсатор С4 разряжен, и на базе транзистора VT3 практически нет напряжения смещения. Генератор не работает, звука в динамической головке нет.

Рис. 54. Схема имитатора звуков сверчка

Рис. 55. Печатная плата имитатора
При закрывании транзистора VT2 конденсатор С4 начинает заряжаться через резистор R4 и диод VD1. При определенном напряжении на выводах этого конденсатора транзистор VT3 от­крывается настолько, что генератор начинает работать, и в ди­намической головке появляется звук, частота и громкость которо­го изменяются по мере роста напряжения на конденсаторе.

Как только транзистор VT2 вновь открывается, конденсатор С4 начинает разряжаться (через резисторы R5, R6, R9 и цепь эмиттерного перехода транзистора VT3), громкость звука падает, а затем звук исчезает.

Частота повторения трелей зависит от частоты мультивиб­ратора. Питается имитатор от источника GB1, напряжение кото­рого может быть 8...И В. Для развязки мультивибратора от генератора между ними установлен фильтр R5C1, а для за­щиты источника питания от сигналов генератора параллельно источнику включен конденсатор С9. При длительном использо­вании имитатора его необходимо питать от выпрямителя.

Транзисторы VT1, VT2 могут быть серий МП39 - МП42, a VT3 - МП25, МП26 с любым буквенным индексом, но с коэф­фициентом передачи не менее 50. Оксидные конденсаторы - К50-6, остальные - МБМ, БМТ или другие малогабаритные. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25, подстроечный R7 - СПЗ-16. Диод - любой кремниевый маломощный. Выходной трансфор­матор - от любого малогабаритного транзисторного приемника (используется половина первичной обмотки), динамическая го­ловка - мощностью 0,1 - 1 Вт со звуковой катушкой сопротив­лением 6 - 10 Ом. Источник питания - соединенные последо­вательно две батареи 3336 либо шесть элементов 373.

Детали имитатора (кроме динамической головки, выключа­теля и источника питания) монтируют на печатной плате (рис. 55). Ее можно затем укрепить в корпусе, внутри которого рас­положить источник питания, а на лицевой панели - динамиче­скую головку и выключатель питания.

Перед включением имитатора движок подстроечного резисто­ра R7 установите в нижнее по схеме положение. Подав выключателем SA1 питание, послушайте звучание имитатора. Подберите его более схожим со стрекотанием сверчка подстроечным ре­зистором R7.

Если же после подачи питания звука нет, проверьте работу каждого узла в отдельности. Сначала отключите левый по схеме вывод резистора R6 от деталей VD1, С4 и подключите его к ми­нусовому проводу питания. В динамической головке должен раздаться однотональный звук. Если его нет, проверьте монтаж генератора и его детали (в первую очередь транзистор). Для проверки работы мультивибратора достаточно подключить (через конденсатор емкостью 0,1 мкФ) параллельно резистору R4 или выводам транзистора VT2 высокоомные головные те­лефоны (ТОН-1, ТОН-2). При работающем мультивибраторе в телефонах будут слышны щелчки, следующие через 1...2 с. Если их нет, ищите ошибку в монтаже или неисправную де­таль.

Добившись работы в отдельности генератора и мультивиб­ратора, восстановите соединение резистора R6 с диодом VD1 и конденсатором С4 и убедитесь в работоспособности имитатора.
^ КТО СКАЗАЛ «МЯУ»!
Этот звук донесся из небольшой шкатулки, внутри кото­рой разместился электронный имитатор. Схема его (рис. 56) немного напоминает схему предыдущего имитатора, не считая усилительной части - здесь применена аналоговая интегральная микросхема.

^ Рис. 56. Схема имитатора звуков «мяу»
На транзисторах VT1 и VT2 собран несимметричный муль­тивибратор. Он вырабатывает импульсы прямоугольной формы, следующие со сравнительно низкой частотой - 0,3 Гц. Эти им­пульсы поступают на интегрирующую цепочку R5C3, в резуль­тате чего на выводах конденсатора формируется сигнал с плавно нарастающей и плавно спадающей огибающей. Так, когда тран­зистор VT2 мультивибратора закрывается, конденсатор начина­ет заряжаться через резисторы R4 и R5, а когда транзистор открывается, конденсатор разряжается через резистор R5 и учас­ток коллектор-эмиттер транзистора VT2.

С конденсатора СЗ сигнал поступает на генератор, выпол­ненный на транзисторе VT3. Пока конденсатор разряжен, гене­ратор не работает. Как только появляется положительный импульс и конденсатор заряжается до определенного напряжения, генератор «срабатывает», и на его нагрузке (резистор R9) появ­ляется сигнал звуковой частоты (примерно 800 Гц). По мере увеличения напряжения на конденсаторе СЗ, а значит, и напря­жения смещения на базе транзистора VT3, возрастает амплитуда колебаний на резисторе R9. По окончании импульса по мере разрядки конденсатора амплитуда сигнала падает, и вскоре генератор перестает работать. Так повторяется при каждом им­пульсе, снимаемом с резистора R4 нагрузки плеча мультиви­братора.

Сигнал с резистора R9 поступает через конденсатор С7 на переменный резистор R10 - регулятор громкости, а с движка его - на усилитель мощности звуковой частоты. Использование готового усилителя в интегральном исполнении позволило значи­тельно сократить размеры конструкции, упростить ее налажи­вание и обеспечить достаточную громкость звука - ведь усили­тель развивает на указанной нагрузке (динамическая голов­ка ВА1) мощность около 0,5 Вт. Из динамической головки слышатся звуки «мяу».

Транзисторы могут быть любые из серии КТ315, но с коэф­фициентом передачи не менее 50. Вместо микросхемы К174УН4Б.(прежнее обозначение К1УС744Б) можно применить К174УН4А, при этом несколько возрастет выходная мощность. Оксидные конденсаторы - К53-1А (С1, С2, С7, С9); К52-1 (СЗ, С8, С10); подойдут и К50-6 на номинальное напряжение не ниже 10 В; остальные конденсаторы (С4 - С6) - КМ-6 или другие мало­габаритные. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25 (или МЛТ-0,125), переменный - СПЗ-19а или другой аналогичный.

Динамическая головка - мощностью 0,5 - 1 Вт с сопротив­лением звуковой катушки 4 - 10 Ом. Но следует учесть, что чем меньше сопротивление звуковой катушки, тем большую мощ­ность усилителя удастся получить на динамической головке. Источник питания - две батареи 3336 либо шесть элементов 343, соединенные последовательно. Выключатель питания - любой Конструкции.

Необычные звуки и звуковые эффекты, получаемые с помощью несложных радиоэлектронных приставок на микросхемах КМОП, способны поразить воображение читателей.

Схема одной из таких приставок, представленная на рисунке 1, родилась в процессе различных экспериментов с популярной КМОП-микросхемой К176ЛА7 (DD1).

Рис. 1. Электрическая схема "странных" звуковых эффектов.

Эта схема реализует целый каскад звуковых эффектов, в особенности из животного мира. В зависимости от положения движка переменного резистора, установленного на входе схемы, можно получить почти реальные на слух звуки: "кваканье лягушки", "соловьиную трель", "мяуканье кота", "мычание быка" и много-много других. Даже различные человеческие нечленораздельные сочетания звуков вроде нетрезвых возгласов и прочие.

Как известно, номинальное напряжение питания такой микросхемы - 9 В. Однако на практике для достижения особенных результатов возможно сознательное занижение напряжения до 4,5-5 В. При этом схема остается работоспособной. Вместо микросхемы 176-й серии в данном варианте вполне уместно использовать и ее более широко распространенный аналог серии К561 (К564, К1564).

Колебания на звуковой излучатель ВА1 подаются с выхода промежуточного логического элемента схемы.

Рассмотрим работу устройства в "неправильном" режиме питания- при напряжении 5 В. В качестве источника питания можно применить батареи из элементов (например, три элемента типа AAA, соединенные последовательно) или стабилизированный сетевой источник питания с установленным на выходе фильтром-оксидным конденсатором емкостью от 500 мкФ с рабочим напряжением не менее 12 В.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор импульсов, запускаемый "высоким уровнем напряжения" на выводе 1 DD1.1. Частота импульсов генератора звуковой частоты (ЗЧ), при применении указанных RC-элементов, на выходе DD1.2 составит 2-2,5 кГц. Выходной сигнал первого генератора управляет частотой второго (собранного на элементах DD1.3 и DD1.4). Однако, если "снять" импульсы с вывода 11 элемента DD1.4-никакого эффекта не будет. Один из входов оконечного элемента управляется через резистор R5. Оба генератора работают в тесной связке друг с другом, самовозбуждаясь и реализуя зависимость от напряжения на входе в непредсказуемые пачки импульсов на выходе.

С выхода элемента DD1.3 импульсы поступают на простейший усилитель тока на транзисторе VT1 и, многократно усиленные, воспроизводятся пьезоизлучателем ВА1.

О деталях

В качестве VT1 подойдет любой маломощный кремниевый транзистор p-n-p проводимости, в том числе КТ361 с любым буквенным индексом. Вместо излучателя ВА1 можно использовать телефонный капсюль TESLA или отечественный капсюль ДЭМШ-4М с сопротивлением обмотки 180-250 Ом. При необходимости усиления громкости звучания необходимо дополнить базовую схему усилителем мощности и применить динамическую головку с сопротивлением обмотки 8-50 Ом.

Все номиналы резисторов и конденсаторов советую применить указанные на схеме с отклонениями не более чем на 20 % у первых элементов (резисторов) и 5-10 %- у вторых (конденсаторов). Резисторы-типа МЛТ 0,25 или 0,125, конденсаторы -типа МБМ, КМ и другие, с незначительным допуском влияния окружающей температуры на их емкость.

Резистор R1 номиналом МОм 1 -переменный, с линейной характеристикой изменения сопротивления.

Если необходимо остановиться на каком-либо одном понравившемся эффекте, например "гоготании гусей" - следует добиться данного эффекта очень медленным вращением движка, затем отключить питание, выпаять переменный резистор из схемы и, замерив его сопротивление, установить в схему постоянный резистор такого же номинала.

При правильном монтаже и исправных деталях устройство начинает работать (издавать звуки) сразу.

В данном варианте звуковые эффекты (частота и взаимодействие генераторов) зависят от напряжения питания. При повышении напряжения питания более 5 В, для обеспечения безопасности входа первого элемента DD1.1, необходимо подключить в разрыв проводника между верхним по схеме контактом R1 и положительным полюсом источника питания ограничивающий резистор сопротивлением 50 - 80 кОм.

Устройство у меня в доме находит применение для игр с домашними животными, дрессировки собаки.

На рисунке 2 изображена схема генератора колебаний переменной звуковой частоты (ЗЧ).

Рис.2. Электрическая схема генератора звуковой частоты

Генератор ЗЧ реализован на логических элементах микросхемы К561ЛА7. На двух первых элементах собран низкочастотный генератор. Он управляет частотой колебаний высокочастотного генератора на элементах DD1.3 и DD1.4. От этого получается, что схема работает на двух частотах попеременно. На слух смешанные колебания воспринимаются как "трель".

Звуковым излучателем является пьезоэлектрический капсюль ЗП-х (ЗП-2, ЗП-З, ЗП-18 или аналогичный) или высокоомный телефонный капсюль с сопротивлением обмотки более 1600 Ом.

Свойство работоспособности КМОП-микросхемы К561 серии в широком диапазоне напряжений питания использовано в звуковой схеме на рисунке 3.

Рис.3. Электрическая схема автоколебательного генератора.

Автоколебательный генератор на микросхеме K561J1A7 (логические элементы DD1.1 и DD1.2-рис.). Заполучает напряжение питания от схемы управления (рис. 36), состоящей из RC-зарядной цепочки и истокового повторителя на полевом транзисторе VT1.

При нажатии кнопки SB1 конденсатор в цепи затвора транзистора быстро заряжается и затем медленно разряжается. Истоковый повторитель имеет очень большое сопротивление и на работу зарядной цепи почти не влияет. На выходе VT1 "повторяется" входное напряжение- и сила тока достаточна для питания элементов микросхемы.

На выходе генератора (точка соединения со звуковым излучателем) формируются колебания с убывающей амплитудой до тех пор, пока напряжение питания не станет меньше допустимого (+3 В для микросхем серии К561). После этого колебания срываются. Частота колебаний выбрана примерно 800 Гц. Она зависит и может быть скорректирована конденсатором С1. При подаче выходного сигнала ЗЧ на звуковой излучатель или усилитель можно услышать звуки "мяуканья кошки".

Схема, представленная на рисунке 4, позволяет воспроизводить звуки, издаваемые кукушкой.

Рис. 4. Электрическая схема устройства с имитацией "кукушки".

При нажатия на кнопку S1 конденсаторы С1 и С2 быстро заряжаются (С1 через диод VD1) до напряжения питания. Постоянная времени разряда для С1 около 1 с, для С2 - 2 с. Напряжение разряда С1 на двух инверторах микросхемы DD1 преобразуется в прямоугольный импульс длительностью около 1 с, который через резистор R4 модулирует частоту генератора на микросхеме DD2 и одном инверторе микросхемы DD1. Во время длительности импульса частота генератора составит 400-500 Гц, при его отсутствии - примерно 300 Гц.

Напряжение разряда С2 поступает на вход элемента И (DD2) и разрешает работу генератора примерно в течение 2 с. В результате на выходе схемы получается двухчастотный импульс.

Схемы находят применение в бытовых устройствах для привлечения внимания нестандартной звуковой индикацией к происходящим электронным процессам.

Схема (рис. 5.73 [Л42]) предназначена для работы с любым источником звукового сигнала и позволяет изменить спектр на выходе относительно входного. Например, из обычной разговорной речи сделать “компьютерный голос”. Достигается это за счет модуляции исходного сигнала прямоугольными импульсами, которые формирует генератор на микросхеме DA1 (рабочая частота у него выбрана около 10 Гц).

Рис. 5.73. Схема приставки для имитации “компьютерного” голоса

Возникающие при этом искажения создают новые частотные составляющие в спектре исходного сигнала, которые и меняют тембр звука, например голоса, делая его менее похожим на оригинал. Для получения нужного спектра может потребоваться регулировка элементов R3 и R2. Транзистор используется в качестве управляемого напряжением резистора и образует вместе с R4 управляемый напряжением аттенюатор.

Еще одна схема для изменения спектра сигнала показана на рис. 5.74 [Л40]. В ней звуковой сигнал модулируется с частотой 50-90 Гц (частота изменяется резистором R2), вырабатываемой микросхемой DA1. Чтобы не было сильных искажений и ухудшения разборчивости, входной сигнал не должен превышать уровень в 150 мВ и поступать от источника с низким выходным сопротивлением, например, от электродинамического микрофона. Выходной сигнал подается на любой внешний усилитель. При этом во многих случаях можно не устанавливать конденсаторы С4-С5 (если в звуковом сигнале нет постоянной составляющей).

Для создания некоторых устройств (стабилизации напряжения или скорости вращения электромотора, автоматического зарядного устройства и др.) может потребоваться преобразователь управляющего входного напряжения в ширину выходных импульсов. Вариант схемы такого узла приведен на рис. 5.75 [Л46], она обеспечивает точность преобразования не хуже 1 %.

Рис. 5.74. Второй вариант приставки для создания звуковых эффектов

Рис. 5.75. Схема преобразователя напряжение-ширина импульсов и диаграммы, поясняющие работу

Микросхема DA1 имеет отечественный аналог К140УД7 и работает в качестве интегратора разности напряжений Uвх и Uon, а на таймере DA2 собран одновибратор с запуском от внешнего тактового генератора. Резистор R2 служит для установки нужной минимальной ширины импульсов.

Литература:
Радиолюбителям: полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.