Мультивибратор в радиоигрушках

«Обиженный щенок»

Радиолюбители (и не только юные) широко используют мультивибраторы в различных радиотехнических играх и игрушках, аттракционах, сувенирах. Об этом, в частности, красноречиво говорят многие экспонаты сегодняшних школьников, демонстрирующиеся на различных выставках радиолюбительскою творчества. Возле них, как правило, всегда людно.

Хочу рассказать о некоторых из таких забавных экспонатах, которые ты можешь повторить.

«Обиженный щенок» (рис. 293). Из фанерного домика высовывается мор­дочка щенка. Стоит отобрать у него блюдце с костью, он начинает скулить. Забавно?

Электронную «начинку» этого аттракциона образуют два взаимосвязанных мультивибратора и телефонный капсюль Тф1 (ДЭМ-4М). Один из мульти­вибраторов, на транзисторах Т3 и Т4, генерирует колебания звуковой частоты, второй, на транзисторах Т1 и Т2, служит для периодического включения и выключения первого мультивибратора, что необходимо для имитации голоса недовольного щенка. Транзистор Т5 усиливает колебания звуковой частоты, которые телефон преобразует в звуковые колебания. Нагрузкой транзистора Т5 может быть также маломощная электродинамическая головка, включенная в его коллекторную цепь через малогабаритный выходной трансформатор. Источни­ком питания служат одна (4,5 В) или две соединенные последовательно (9 В) батареи 3336Л.

Для аттракциона можно использовать любые маломощные низкочастотные транзисторы, в том числе с малым коэффициентом h21э, а также резисторы и конденсаторы любых типов с номиналами, близкими к указанным на схеме.

 

Рис. 293. Принципиальная схема, монтажная плата и внешний вид аттрак­циона.

Проверку работоспособности устройства начинай с правого (по схеме) мультивибратора с усилителем, соединив верхний вывод резистора R6 непосред­ственно с минусовым проводником питания и подключив батарею, минуя выключатель В1. Если детали исправны и в монтаже ошибок нет, то в телефоне (или головке) будет слышен непрерывный однотонный звук. Если этого не произойдет, значит, есть ошибка в монтаже генератора или имеются неисправ­ные детали. Проверить работу только транзисторов Т3 и Т4 можно, подклю­чив параллельно резистору R8 высокоомные телефоны. Если они звучат, то неисправность надо искать только в каскаде на транзисторе Т5.

Тон звука изменяй по своему вкусу подбором конденсаторов С3 и С4.

Убедившись в работоспособности генератора, восстанови соединение ре­зистора R6 с коллекторной цепью транзистора Т2 (на схеме — точка б) второго генератора. Этот резистор можно подключить и к коллектору транзистора Т1 (на схеме — точка а). При этом соотношении между паузами звучание телефона должно измениться.

Секрет этого аттракциона — магнитный выключатель питания В1. Его кон­струкция показана на рис. 294. В жестяной обойме 1 находится пластинка 2, которая под действием собственной массы прижимается к контакту 3 выклю­чателя. Правый конец пластинки 2 легко поднимается под действием поля постоянного магнита и размыкает цепь питания мультивибраторов. Если магнит убрать, пластинка 2 упадет на контакт 3, замкнет цепь питания и щенок начнет скулить.

Детали самого выключателя находятся перед, носом фигурки щенка и закрыты тонким гетииаксом. Магнит замаскирован в блюдце. Левый конец пластинки 2 служит противовесом и облегчает работу магнита. С целью уменьшения трения эта замыкающая пластинка свободно лежит на шпильке обоймы, не имея с ней механической связи.

В качестве выключателя питания можно использовать геркон — герметизи­рованный контакт, замыкающийся под действием магнитног о поля. Он должен быть переключающего типа. С приме­нением геркона «реакция» щенка не­сколько возрастет.

«Утка с утятами» (рис. 295). На подставке, верхняя пластмассовая па­нель которой имитирует гладь воды, как бы плывут «гуськом» и перекли­каются утка с утятами. Голос утки грубее, утят — нежнее.

Игрушка представляет собой три взаимно связанных мультивибратора. Симметричный мультивибратор на транзисторах Т6 и Т7, генерирующий колебания звуковой частоты 800-1000 Гц, является основным. Несим­метричный мультивибратор на транзисторах Т4 и Т5, генерирующий короткие импульсы с паузами длительностью 2 — 2,5 с, выполняет роль электронного выключателя, управляющего работой основного мультивибратора. Происходит это следующим образом. Во время пауз, когда транзистор Т5 закрыт и сопротивление его участка эмиттер —коллектор большое, верхний (по схеме) вывод резистора в базовой цепи транзистора Т6 через резистор соединен с минусовым проводом источника питания. В эти промежутки времени основ­ной мультивибратор генерирует колебания звуковой частоты, которые усили­ваются транзистором Т8 и преобразуются телефоном Тф1 в звуковые колеба­ния. Во время же коротких импульсов, когда транзистор Т5 открывается, резистор R11 через малое сопротивле­ние открытого транзистора оказыва­ется соединенным с плюсовым прово­дом источника питания и генерация основного мультивибратора срывает­ся. В результате звук прерывается с частотой следования импульсов вто­рого мультивибратора.

Рис. 295. Внешний вид и принципиальная схема «утки с утятами».

Третий мультивибратор на транзисторах Т1 и Т2 генерирует сравнительно длинные (4 — 5 с) импульсы с относительно короткими паузами между ними. Во время импульсов электромагнитное реле Р1, включенное в коллекторную цепь транзистора Т3, срабатывает, его контакты P1\1, замыкаясь, подключают параллельно конденсатору С5 конденсатор С6. В результате основной мульти­вибратор становится несимметричным, тон прерывистого звука в телефонном капсюле ТФ1 (ДЭМ-4М), включенном в коллекторную цепь транзистора Г8, изменяется, чем и достигается имитация голосов утки с утятами.

Источником питания игрушки могут быть две батареи 3336Л, соединенные последовательно, батарея «Крона» или аккумуляторная батарея 7Д-0,1. Электро­магнитное реле Р1 типа РСМ-2 (паспорт Ю. 171.81.31) или другое малогабарит­ное реле, срабатывающее при напряжении 6-8 В. Коэффициент передачи тока h21э транзисторов практически не имеет существенного значения и может быть в пределах от 15 до 80.

Налаживание игрушки сводится к проверке работы мультивибраторов. Чтобы проверить основной мультивибратор, временно отключи два других мультивибратора, разорвав, например, плюсовой проводник в точке а (см. схему). При этом звук должен быть непрерывным. А если точку соединения резисторов R11 и R8 соединить с плюсовым проводом, звук должен пропасть. Затем, отключив только третий мультивибратор (разорви временно плюсовой проводник в точке о), проверь совместную работу первых двух мультивибра­торов. Теперь звук должен стать прерывистым, а после включения третьего мультивибратора — имитировать кряканье уток.

«Кот-лакомка» (рис. 296). На небольшой подставке, слегка наклонив голову, сидит белый, с бантом на шее кот. Если к его носу поднести кусочек вареного мяса, колбасы или сыра, кот тут же начинает сверкать глазами и, как бы прося лакомый кусочек, мяукать.

Электронная часть этой игрушки состоит из трех блоков: генератора «Мяу» на транзисторах Т1 — Т4, усилителя тока на транзисторах Т5 и Т6 и генератора световых импульсов на транзисторах Т1 и Т8, имитирующего мигание глаз. Генератор «Мяу» в свою очередь состоит из мультивибратора на транзисторах Т1 и Т2, генерирующего колебания с периодом примерно 3 с, и ЛС-генератора на транзисторе Г3, генерирующего колебания звуковой частоты около 800 Гц. Второй генератор возбуждается и создает с частотой первого генератора чередующиеся пачки плавно увеличивающихся по амплитуде и тут же зату­хающих колебаний звуковой частоты. Эти колебания усиливаются транзистором Г4 и преобразуются телефонным капсюлем Тф1 (ДЭМ-4М) в звуковые коле­бания, воспринимаемые как звуки мяукающего кота. Генератор «Мяу» начинает работать при замыкании контактов Р1\1 электромагнитного реле Р1.

Рис. 296. Внешний вид и принципиальная схема «кота-лакомки».

Генератор световых импульсов, представляющий собой несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры (Т7 п-р-п, T8 р-п-р), гене­рирует колебания с периодом около 3 с. Через такие промежутки времен» вспыхивают и гаснут лампочки Л1 и Л2 («глаза» кота), являющиеся нагрузкой транзистора Т8. Включается генератор при замыкании контактов P1\2 реле Р1.

Секрет игрушки кроется в контактах 1 и 2 на входе усилителя тока. Это отрезки тонкой неизолированной проволоки, тщательно замаскированные на мордочке кота. При замыкании их кусочком мяса (можно, разумеется, просто ваткой, смоченной подсоленной водой), сопротивление этого «лакомства» шун­тирует резистор R9, резко повышая отрицательное напряжение на базе тран­зистора Т5. Увеличивающийся при этом ток базы усиливается транзисторами Т5 и Т6, в результате чего срабатывает реле Р1, которое контактами P1\1 замыкает цепь питания генератора «Мяу», а контактами Р1\ 2 — цепь питания генератора световых импульсов.

Резистор R10 ограничивает токи базовых цепей транзисторов Т5 и Т6 при случайном замыкании контактов 1 и 2.

Блоки игрушки смонтированы в фанерном ящике-подставке. Телефонный капсюль ДЭМ-4М находится против задрапированных отверстий в передней стенке подставки. Лампочки Лх и Л2 («глаза») рассчитаны на напряжение 1 В и ток накала 75 мА; контакты 1 и 2 «различителя запаха» вмонтированы в головку кота и соединены с генератором световых импульсов и входом усилителя отрезками многожильных изолированных проводников.

Трансформатор Тр1 генератора «Мяу» — согласующий трансформатор транзисторного приемника. Реле Р1 типа PC-13 (паспорт РС4.523.017), пружинные контакты которого ослаблены, чтобы ре­ле срабатывало при напряжении источ­ника питания 6 — 8 В. Коэффициент h21э транзисторов может быть 30 — 60.

Блок питания игрушки образуют две соединенные последовательно батареи Б1 и Б2 (3336Л). Генератор световых импульсов питается от одной батареи Б2- Нарастание и спад звука генератора «Мяу» определяются сопротивлениями резисторов /?5, R6 и емкостью конденсатора С3, а высота и тембр звука — емкостями конденсаторов С4, С6 и сопротивлениями резисторов Rn и Частоту миганий «глаз», соответствующую частоте звуковых сигналов игрушки, можно подобрать резистором R13 и конденсатором С7.

Сопротивление резистора R9 в базовой цепи транзистора Т5 должно быть таким, чтобы при разомкнутых контактах 1 и 2 коллекторный ток покоя транзистора Т6 был немного меньше тока отпускания реле Рх. Вообще же этого резистора может и не быть.

В генераторе световых импульсов можно также применить лампочки накаливания от карманного фонаря (3,5 В х 0,26 А) и питать его, как и генератор «Мяу», от всей батареи 9 В. В этом случае реле Р1 может быть с одной группой нормально разомкнутых контактов (например, РЭС-10), которые вклю­чали бы одновременно оба генератора. Тогда во втором каскаде усилителя целесообразно использовать транзистор МП42, а в генераторе световых импуль­сов — транзистор П201 (или любой другой средней или большой мощности структуры р-п-р).

«Электронные соловьи». Это автоматически действующие устройства, ими­тирующие голоса двух поющих соловьев. Правда, создаваемые им звуки больше напоминают трели канареек, но это нисколько не охлаждает интереса к таким и подобным им радиотехническим устройствам.

Принципиальная схема возможного варианта такой игрушки изображена на рис. 297, а. При первом взгляде на нее игрушка кажется сложной — 19 тран­зисторов. Но при более внимательном знакомстве это впечатление рассеивается. Да, транзисторов в игрушке больше, чем, скажем, в усилителе звуковой частоты или приемнике средней сложности, но в целом она проще их. Да и транзисторы могут быть с коэффициентом передачи тока h21э всего 10 — 20.

Электрическая часть «соловьев» состоит из двух принципиально одинаковых генераторов колебаний звуковой частоты с самостоятельными головками Гр1 и Гр2 на выходе и электронного переключателя. В первом, генераторе работают транзисторы Т1 — Т8, во втором — транзисторы Т12 — Т19. Первый генератор, являющийся ведущим для имитации голосов пернатых, работает непрерывно, второй периодически включается электронным переключателем.

Первый генератор, как и в «утке с утятами», состоит из трех взаимо­связанных мультивибраторов. Один из них (на транзисторах Т6, Т7) с усили­телем на транзисторе Т8, генерирует колебания частотой около 2000 Гц. Работа этого мультивибратора периодически прерывается импульсами, посту­пающими к нему от второго мультивибратора на транзисторах Т4 и Т5 (так же, как в «утке с утятами»). Третий мультивибратор (на транзисторах Т1 и Т2) с усилителем на транзисторе Т3 контактами Р1/1 реле Р1 периодически подклю­чает резистор R8 параллельно резистору R7 в базовой цепи транзистора Т4 второго мультивибратора и тем самым несколько увеличивает частоту генери­руемых им колебаний. Таким образом, третий мультивибратор управляет рабо­той второго, а второй — работой первого. Создается эффект пения птицы.

Точно так же работает и второй генератор колебаний звуковой частоты, с той лишь разницей, что «трели» его несколько иные, так как номиналы резисторов и конденсаторов отличаются от номиналов аналогичных деталей первого генератора. Вместе же они имитируют пение двух птиц.

Роль электронного выключателя также выполняет мультивибратор (тран­зисторы Т10 и Т11), генерирующий колебания с периодом 5 — 6 с. Импульсы тока усиливаются транзистором Т9, в результате чего срабатывает реле Р2 и контактами Р2\1 периодически замыкает и размыкает цепь питания второго генератора.

Электромагнитные реле Рj — использованные в игрушке, РЭС-10 (пас­порт РС4 524.303), трансформаторы Трх и Тр2 — выходные трансформаторы от любых транзисторных приемников с трансформаторным выходом, головки Гр1 и Гр2 — 0,1ГД-6. Электролитические конденсаторы и резисторы могут быть любых типов.

В описываемой радиоигрушке генераторы и переключатель смонтированы на самостоятельных платах. Для примера на рис. 297, б показана схема соединений деталей на плате первого генератора. Однако блоки можно смон­тировать и на одной общей плате.

Рис. 297. Принципиальная схема (а) и схема монтажной платы (о) одном из генераторов «электронных соловьев».

Сначала, как и при налаживании «утки с утятами», надо проверить первый затем второй и третий мультивибраторы каждого генератора, а потом — совместную работу обоих генераторов. Корректиррвать «трели» можно изме­нением частот генераторов путем подбора конденсаторов и резисторов в базо­вых цепях транзисторов.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель