Звуколокатор

Хлопок в ладоши, игра на детской дудочке или другом музыкальном инструменте-игрушке, просто напева-ние известной мелодии — все это примеры звуковых сигналов которые могут управлять различными устройствами.

В одном случае громкий звуковой сигнал зажжет табло на котором вспыхнет надпись «Тише», призывающая к спокой­ствию, в другом — включит или выключит электро- или радио­установку, в третьем — «оживит» игрушку. Чтобы убедиться в способности звука управлять различными устройствами соберите предлагаемые конструкции.

Эта простая игрушка — всего лишь демонстрация «работы» звука. Названа она так потому, что, как и настоящий локатор излучает сигнал, а затем принимает его уже отраженным от каких-либо препятствий. Как только до какого-нибудь препятствия останется определенное расстояние, принятый звуковой сигнал возрастет до уровня, при котором сработает автоматика и выклю­чит электродвигатель.

Рис. 58. Схема приставки-усилителя

Как говорит само название, локатор работает в звуковом Диапазоне частот. Дальность действия его не превышает 100 см что вполне достаточно для решения некоторых практических задач. Так, оборудованная звуколокатором модель автомобиля не будет больше наталкиваться на препятствия, а вовремя оста­новится и спустя некоторое время отъедет назад (если будет оборудована соответствующей электроникой).

Чтобы лучше разобраться в работе звуколокатора, соберите вначале несложную приставку и проведите с ее помощью один эк­сперимент. Приставка (рис. 58) представляет собой обычный усилитель на двух транзисторах. На входе усилителя включен угольный микрофон ВМ1 (подойдет любой угольный микрофон, даже от детского телефона), а на выходе — малогабаритная дина­мическая головка ВА1 мощностью 0,1…0,25 Вт. Головка подклю­чена к усилителю через трансформатор Т1, в качестве которого можно использовать любой выходной трансформатор от мало­габаритного транзисторного («карманного») приемника. Если первичная обмотка трансформатора со средним выводом, нужно использовать половину обмотки — между отводом и любым из выводов.

Оксидные конденсаторы — К.50-3, постоянные резисторы — МЛТ-0,25, переменный R3 — любой, например СП-I, источник питания — батарея 3336.

Для проверки работы приставки удалите от нее микрофон на несколько метров и положите около него будильник либо большие мужские наручные часы (но только не электронные). Подбором резистора R2 установите ток коллектора транзистора VT1 равным 2…3 мА, а подбором резистора R4 — ток коллектора транзистора VT2 (20…30 мА). Теперь в головке должно быть слышно достаточно громкое тиканье часов. Перемещением движка переменного резистора R3 громкость звука можно уменьшать до полного исчезновения или, наоборот, увеличивать до макси­мума.

Чтобы провести эксперимент, расположите приставку на сто­ле, как показано на рис. 59. Под динамическую головку и микро­фон подложите ватные подушечки или куски поролона. Движком переменного резистора установите максимально возможное уси­ление, при котором усилитель еще не возбуждается. Если теперь приложить ухо к головке, можно услышать беспорядочные шо­рохи — звуковые шумы. Они и излучаются головкой в простран­ство. Стоит дотронуться до микрофона пальцем — ив головке раздастся громкий звук.

Рис. 59. Так проводят эксперимент

Далее возьмите любую книгу и медленно подносите ее сверху к головке и микрофону так, чтобы книга была параллельна плоскости стола. Излучаемые головкой колебания будут отра­жаться от книги, поступать на микрофон и усиливаться. Звук в го­ловке станет громче. При расстоянии в 50…60 см послышится слабый писк, который по мере дальнейшего приближения книги будет все громче и громче. Частота писка тоже не останется по­стоянной — она повысится.

Уберите книгу — звук исчезнет. Книга в этом опыте заменяет то препятствие, которое должен обнаружить звуколокатор.

Если же головку и микрофон расположить вертикально, приставку можно использовать для звуковой сигнализации о при­ближении на критическое расстояние к препятствию, например стене комнаты. Такой принцип и использован в звуколокаторе, принципиальная схема которого приведена на рис. 60.

Рис. 60. Схема звуколокатора

Рис. 61. Монтажная плата звуколокатора

Кроме уже известных вам головки, микрофона и двухкаскад-ного усилителя, в звуколокаторе применено электронное реле на транзисторе VT3. Оно служит для того, чтобы при прибли­жении модели со звуколокатором к препятствию автоматически выключалось питание электродвигателя (или электродвигателей) и модель останавливалась.

Работает электронное реле так. Когда на его вход ничего не подано, транзистор VT3 немного приоткрыт (током, проте­кающим через резистор R5), и через обмотку реле К.1 протекает небольшой ток. Когда на входе электронного реле появляется сигнал частотой 100…1000 Гц и напряжением 15…20 мВ, он уси­ливается транзистором VT3 в 10…30 раз. Нагрузкой усилителя является электромагнитное реле. С обмотки реле усиленное напря­жение поступает через конденсатор С4 на выпрямитель, выпол­ненный на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение в отрица­тельной полярности подается через резистор R6 на базу тран­зистора VT3 и полностью открывает его (транзистор входит ,в режим .насыщения). Срабатывает реле К1. Своими контактами оно может отключить питание электродвигателя или подать сигнал на устройство управления разворотом модели.

Транзисторы следует взять серий МП39 — МП42 с коэффи­циентом передачи тока не менее 40. Реле — любое, срабатываю­щее при токе не более 35 мА и сопротивлением обмотки не более 250 Ом (например, реле РЭС15, паспорт РС4.591.002, РС4.591.003; РКН, паспорт РС4.503.164, РС4.500.183). Оксидные конденсаторы — К50-3, постоянные резисторы — МЛТ-0,25, пере­менный R2 — СПО-0,5.

Детали звуколокатора, кроме головки, микрофона, выключа­теля питания и батареи 3336, можете расположить на плате из любого изоляционного материала (рис. 61). Расположение деталей может быть, конечно, иным — все зависит от исполь­зуемых деталей.

Рис. 62. Устройство микрофона и головки

Поскольку для повышения точности определения цели излу­чатель и приемник должны быть узконаправленными, в звуко­локаторе применены самодельные микрофон и головка. Они вы­полнены на базе капсюлей ДЭМШ-1 и имеют одинаковую кон­струкцию (рис. 62). Для капсюлей вытачивают из эбонита или органического стекла держатели, в которые сверху вставляют отрезки толстого медного провода под выводы капсюля.

В конусообразное отверстие держателя вклейте рупор, изго­товленный из тонкого прессшпана. Держатели прикрепите к по­ролоновой подушке с помощью винтов, а подушку приклейте к модели. Для примера показана на рис. 63 самодельная модель трехколесной тележки, на которой установлен звуколокатор.

Рис. 63. Модель со звуколокатором

Налаживание звуколокатора начинают с проверки тока кол­лектора транзистора VT3 при отсутствии сигнала на входе элек­тронного реле. Он должен быть в пределах 1…3 мА. Устанав­ливают такой ток подбором резистора R5. Если после этого подключить параллельно резистору R5 резистор сопротивлением 1…2 кОм, ток коллектора должен возрастать и быть не менее тока срабатывания реле.

Затем переменным резистором R2 устанавливают максималь­ную чувствительность звуколокатора (движок резистора в ниж­нем по схеме положении). Приближая к звуколокатору препят­ствие, например щит из фанеры или альбом для рисования, опре­деляют наибольшее расстояние до препятствия, при котором срабатывает реле. Перемещением движка резистора R2 подбирают такую чувствительность, при которой модель будет останавли­ваться на заданном расстоянии от препятствия.