Принципиальные схемы имитаторов звуков животных. Имитатор пения птиц
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.
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.
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.
Имитато р звуков животных
Имитато р звуков животных (Д а лее просто ИЗЖ) пред ст авпяет собой ЦМ (цифровой магнитофон), пр е дназначенный для воспроизведения записанных на компьютере коротких звуковых фрагментов. В ЦМ м о жно записать набор звуко в (от 1 до 5) для кукольного театра ипи применить ИЗЖ в качестве дверного звонка со сменными (по настроению) звуками или музы каль н ыми па с сажами. Не исключен вариант использования ИЗЖ для подачи кратких предупреждающих сообщений на транспорте, производстве и л и в других общественных местах .
Отличительной особенностью ИЗЖ от других подобных устройств являются улучшенное соотношение сигнал - шум записываемого и воспроизводимо го сигнала за счет введения Г-образного фипьтра пост оян ного тока в цепь питания аналоговой части ЦМ .
Второй отличительной особ енностью ИЗЖ является использование УМЗЧ повышенной мощности, который расширяет функциональные возможности (увеличивает сферу возможного использования) ИЗЖ. В большинстве известных схем ЦМ зад ейст вован встроенный УЗЧ , выводы 14 и 15 DA 1) - см. рис. 1. Однако он практически пригоден только п ри использовании динамических головок с повышенной звуковой отдачей, а в действительности удовлетворительно работает только на низкоомные (более 16 Ом) и хорошо на высокоомные - 300 Ом) высококачественные стерео телефоны .
Дополнительно выходную мощность УМЗЧ ИЗЖ можно получить прос тым увеличением напряжения питания до +22...25 В (достаточно будет стабилизатор DA 3 снабдит ь небольшим радиатором) . Т огда в секторы памяти ЦМ можно записать вместо голосов животных звуки природы, раскаты грома, шум ливня, морской приб ой, пор ывов ветра, завывание в ьюги . Эти природные (сравнительно тихие) звуки можно качественно воспроизвести, только имея внушительный запас по мощности . Дополнительно для повышения качества воспроизведения рекомендуется вместо головки динамической использовать акустическую систему .
Сердцем ИЗЖ является ЦМ - микросхема ISD 1416 - однопрограммное эа писы вающе - воспроизводящее устройство с П3У. сохраняющим во времени записанную информацию даже при выключенном напряжении питания гарантированно в течение 100 лет. Объе м ПЗУ зависит от примененного типа микросхем ы DA 1 - две последние цифры в ее обозначении указыва ют на соотвеютвующий обьем (в секундах). Приведенная на рис 1 микросхема цифрового магнитофона DA 1 имеет ПЗУ для записи в течение 16 секунд; ток потребления в режиме выборки кристалла (при записи и воспроизведении) не более 15 мА. потребляемый ток в дежурном режиме - 0,5 мкА .Дл я записи на цифровой магнитофон следу ет нажать и удерживать кнопку SB 2 "Запись" . Запись возможна, пока свети тся светодиод HL 1. Затем цифровой магнитофон автоматически устанавлизается в исходное положение и готов к воспроизведению или (при необходимости) к новой записи . Записывать на цифровой магнитофон можно не менее 1ОО ООО раз.
ИЗЖ состоит из:
Устройства выбора фрагмента на переключателе SA 1 "Сектор", резисторов R 1. R 3, R 4 установки логическо го уровня на входах А5, А6, А7 выбора сектора памяти ЦМ DA 1;
Органов управления: тумблера SA 2 включения питания, кнопок SB 1 "Воспроизведение"; SB 2 "Запись" с резисторами R 2, R 5 установки уровня логической 1; регулятора R 7 у ровня записи;
ЦM DA 1 с элементами "обвязки" С1.. С4. R 8;
Входной цепи R 6, R 7, С2 записи на линейный вход ЦМ с диодным ограничителем VD 1, VD 2 уровня входного сигнала;
Г образного ФП Т С5 , Др1 питания аналоговой части ЦМ;
Индикато ра "Запись" HL 1 к расного цвета свечени я с токоогранич ительным резистором R 9;
Регулятора уровня выходного сигнала ЦМ - подстроенного резистира R 10;
УМЗЧ на ИМС DA 2. элементах С6...С14, R 11. .R 17 и динамическо й головки ВА1;
Интегрального стабилизатора DA 3 пониженного (+5 В) напряжения с конденсаторами фильтра С7, С 10, С12.
Подготовка ИЗЖ к работе заключаегся в следующем
1) Включается питание тумблером S А2 .2. Переключатель SA 1 "Сектор" последовательно устанавливается в положения 7, 6, 5, 4, 3 и через разъем XS 1 "Запись" с линейного выхода аудиокарты ПК записываются выбранные звуки (5 файлов .wav ). Запись производится при нажатой кнопке SB 2 "Запись". В течение всего времени записи включается и светится красный светодиод HL 1. После отпускания кнопки SB 2 светодиод HL 1 гас нет . Уровень записи устанавливается потенциометром R 7, а также виртуально (на ПК) ползунковы ми регуляторами Громкость" в окне Voiume control (режим "Во спроизведение" ), необходимые ауд иофрагменты можно создать (записать и модифицировать) в программе "Звукозапись" (Путь : Пуск, программы , стандарт ные развлечения, "Звукозапись"). Также готовые высококачественные файлы с расширением wav можно подобрать из директорий некомпилировачных компьютерных игр и записать их на ЦМ, воспроизвед я их в "Звукозаписи" или другом музыкальном приложении ПК. Не исключаются варианты записи на ЦM от других источников звука ттелевизоров, проигрывателей, магнитофонов, плееров, имеющих линейный выход.
При записи в 5 различных секторов каждый ра з следует "укладываться" в 3,5 секунды [чтобы занять только один сектор (из пяти) от все го объема ПЗУ для 3a писи]. Примечание: ИМС ЦМ типа ISD 1416, приме ненный в ИЗЖ имеет гара нтированное вре мя записи 16 секунд, однако врем я записи примененной в ИЗЖ ИМС UA 1 оказалось несколько большим и составило 17,5 секунд. Поэт ому "цена " каждого из пяти секто ров составляет 17 5: 5 = 3,5 секунды . Пр ослу шать качество записанных сообщений и установить (подстооечным резистором R 10) необходимый уровень громкости воспроизведени я цифровым магнитофоном можно, нажав на кнопку SB 1 "Воспр" . На этом предэксплуатационна я под готовка ЗИС заканчивается.
В предыдущих двух абзацах был описан упрощенный способ записи в ЦМ. Предлагаем Вашему вниманию бол ее подробное описание режимов ЦМ и другие проверенные варианты разделения памяти ЦМ на секторы устройством выбора фрагмента - переключателем SA 1. Устройством выбора фоагмента служит механически й переключатель SA 1 - преобразователь десятичного кода в инвертированный двоично-десятичный код. Вращением дисков о-зу бчатой шкалы переключателя можно устанавливать четырехразрядный двоично десятичный код. который подается на адресные входы DA 1. Адресные входы DA 1 имеют две функции, которые включаются в зависимости от логи ческих уровней на их старших ("наибольших значащих") разрядах - входах А6 и А7. Если на одном или обоих входах - логический 0, то эти входы являются адресными и используются как стартовый адрес дл я текущего цикла записи (или воспроиз ведения) . Адресная входная информация считывается (и Фиксируется) по отрицательному перепаду на входах "PLAYL ", "Р LAYE " или «REC » (выводы 23, 24, 27 DA 1 соответственно). Если на обоих входах (и А6, и А7); логические единицы то а дре сная информация рассманивается как специальные команды дл я микропроцессорного режима. В связи с вьшеи зложе нным создать одновременно простой и "эл егант ный » делитель объема памяти затруднительно.
Для разделения объема памяти на секторы рекомендуется использовать 3 адресных разряда (А5. А6. А7) и устанавливать на дисковой шкале переключателя SA 1 десятичный код - ци фры от "3" до "7", подавая на адресные входы двоичный код в соответствии с таблицей истинности (см. таб лицу 1).
Чтобы записать 5 независимых фрагментов, следует последовательно 5 раз устанавливать десятичный код от "7" до "3" (7, 6, 5, 4, 3). записывая каждый раз по 1 МД (3,5 секунды), не более. Можно, конечно, записать и большие фрагменты (из 1 ,5 МД). Например. если при записи использовано чуть более 1 МД, то цифровой магнитофон полностью занимает следующий (2 й) сектор (равный также 1 МД) Занять при записи следующий ce ктop нельзя (как видно из таблицы 1), только если на переключателе S А 1 у ста новлен десятичный код "3". Из "4" можно занять сектор "3"; из "5" - "4" и "3"; из "6" - "5", "4" и "3"; а из "7" - "6", "5", "4" и "3". Важной (хотя и само собой разумеющейся) особенностью является то, что записать на магнитофон можно сразу несколько фрагментов, а при воспроизведении оперативно выбирать нужный записанный фрагмент. В простейшем случае, при записи и воспроизведении одного фрагмента, следует установить SA 1 в положение "7" или "8". Магнитофон сам выберет необходимое количество секторов памяти для записи.
В режиме воспроизведения с выхода "SP -" (вывод 15) DA 1 сигнал через разделительный конденсатор СЗ поступает на верхний вывод подстроечного резистора R 10. С движка (среднего вывода) R 10 сигнал поступает на вход УМЗЧ, собранный на ИМС TDA 2030 - обкладку "минус" конденсатора С 6. DA 2 работает от источника постоянного тока напряжением +12 В и имеет искусственную среднюю точку (+6 В), которая формируется резистивным делителем R13, R15. Входное напряжение +12 В поступает на конденсаторы фильтра С11, С12 и вывод 5 DA 2, а напряжение +6 В дополнительно фильтруется конденсатором С9 и "заводится" на неинвертирующий вход (вывод 1) DA 2 через резистор R 12.
Основой усилителя мощности звуковой частоты является ИМС фирмы SGS -Thompson , выполненная в корпусе ТО-220 с 5-ю выводами, сформованными в 2 ряда параллельно плоскости корпуса. В ИМС встроена защита выхода от КЗ в нагрузке и термозащита, срабатывающая при температуре +150°С. ИМС предназначена для работы в аппаратуре среднего и высокого класса. Согласно справочным данным , TDA 2030 имеет ток покоя не более 40 мА. Коэффициент усиления DA 2 установлен соотношением (частным от деления) номиналов резисторов R 12/R 11 и R 16/R 14 (150 кОм / 2 кОм = 75) и позволяет получить на выходе (вывод 4) DA 2 максимальное неискаженное синусоидальное напряжение +6 В (размах) на нагрузке с импедансом 4 Ома. Цепь R 17, С13, подключенная к выходу (выводу 4) DA 2, является составной частью типовой схемы включения, несколько снижает усиление УМЗЧ на ультразвуковых (более 20 кГц) частотах и делает поведение DA 2 более предсказуемым (Практически проверена и обнаружена стабильная работа DA 2 при уменьшении емкости С13 до 0,022 мкФ.) Так как УМЗЧ DA 2 работает при сниженном (от максимального рабочего +25 В до +12 В) напряжении источника питания, потребляемый ток дежурного режима составляет 22 мА. Для хорошего температурного режима DA 2 TDA 2030 установлена на небольшой (с суммарной площадью поверхности 25... 100 см 2) радиатор из дюралюминия или красной меди.
Оперативного регулирования громкости воспроизведения в ИЗЖ, по мнению автора, не требуется. Однако, регулятор громкости не сложно ввести, заменив подстроечный резистор R 10 потенциометром. Красный светодиод HL 1 светится во время записи (при нажатой SB 2) и гаснет "по окончании ленты" (при заполнении всего объема ПЗУ ЦM ), а также кратковременно включается по окончании воспроизведения записанного звукового фрагмента.
Собранный из исправных деталей и без ошибок в монтаже ИЗЖ работоспособен при первом включении. Если ЦМ будет не четко включаться на воспроизведение при нажатии кнопки SB 1, следует увеличить емкость С1 до 1000...2200 пФ. Требуемый уровень громкости воспроизведения устанавливают подстроечным резистором R 10.
В ИЗЖ использованы постоянные резисторы типа МЛТ, R 10 - подстроечный СПЗ-Зва. В качестве потенциометра R 7 можно использовать малогабаритный переменный резистор СПЗ-46М, или подстроечный СП4-1. Номиналы R 1...R 5 не критичны и могут быть от 22 кОм до 100 кОм. Конденсаторы С1, С2, СЗ, С7, С11...С13 - керамические типа КМ; остальные - оксидные типа К50-35 или подобные зарубежного производства. Емкость СЗ влияет на частоту среза нижних частот и может быть от 0,047 до 0,47 мкФ. Емкость конденсатора С13 влияет на АЧХ в области сверхзвуковых частот, делает работу более стабильной и может составлять от 0,022 до 0,2 мкФ. Дрсссель Др1 ДМ 0,1 - может быть заменен любым другим с индуктивностью 100. .500 мкГн. При отсутствии дросселя на его месте допустимо у с т а н овить резистор сопротивлением 100... 120 Ом . Кнопки SB 1, SB 2 типа KM 1- l ; тумблер SA 2 MTS 102 (SMTS -102), M Т3 или декоративный – МТДЗ . Диоды VD 1, VD 2 можно заменить кремниевыми, нап р имер КД503, КД5Ш КД520...КД 5 21 с любыми буквенными индексами или КД522А . Цифровой магнитоф о н DA 1 может быть ISD 1416 ипи аналогичный (со временем з аписи воспроизведений 20 секунд - ISP 1420). Интегральный стабилизатор DA 3 име т отечественный ана лог КР1157ЕН502А. Светодиодный индикатор HL 1 может б ы ть заменен, например, желтым ATI 307 F Отечественный аналог DA 2 TDA 2030 – К17 4УН19 . Головка динамическая БА1 - например, 6ГДШ-1 (ЗГД 32), 10ГДШ 1 (10ГД-36К) . Хорошо по - дойдут и малогабаритные акустические системы любого типа с сопротивлением постоянному току не менее R -4 Ом. При пайке тумблеров типа MTS (SMTS > следует избегать перегрева их контакто в. Блок питания ИЗЖ должен обеспеч и в а ть на выходе стабилизированное постоянное напряжение +12 В и ток н е менее 0,5… 0,8 А.
Почти все детали ИЗЖ размещены на печатной плате из фоль гированного стеклотекстолита толщиной 2...2,5 мм (рис. 2 и рис. 3) - размерами 85x61 мм. Диаметр отверсти й на печатной плате под микросхемы 0,7...0,8 мм, под остальные радиоэлектронные компоненты – 0 , 8...1 мм, подсоединительные проводники - 1.. 1,2 мм, под крепежные отверстия и отверстия под р адиатор - 3,2 мм.
Переключатель S А1 типа П П8 можно заменить переключателем типа ПП 10, но он имеет большие размер ы. Также вместо ПП8 можно применить более распространенные галетные переключатели ПM типа 5П4 Н (5 положений, 4 напр авления), включив их согласно рис. 4
А вторский вариант ПП выполнен из двухстор онне фольгиро ванного листа стеклотекстолита. Одна сторона протравлена согласно р ис. 3, а другая (со стороны которой монтируются детали), временно заклеенная от травления скотчем, оставлена общим проводом (как в РЧ- схемах - экраном) . Все отверстия с этой стороны раззенкованы для исключения замыкания выводов д еталей на общий провод . Такая экранировка сделана для минимизации фона в канале 3 Ч при воспроизведении (и. осо бе нно, при записи на Ц М и, вероятно, не является обязательной .
Рисунок печати - "трассировка печатной платы" – (см. Рис . 3) может быть перенесен на медную фольгу методом термо переноса или переведен при помощи копирки и обведен кисло тoc то йкими перманентными маркерами. Подойдут, например, маркеры Centr оpen 2616 CD -LINER или другие, специализированные, для подписывания компьютерных CD -дисков. Такие типы маркеров им еют быстросохнущие "чернила" и для их неоднократного использования следует (по окончании рисования) без промедления плотно закрывать пишущий узел колпачком!
1 ББК 32.852 TR 8. Турута Е Ф Т88 Усилители мощности низкой час тоты - интегральные микросхемы. - 2-е изд стер. - М: ДМК Пресс, 2000. 200 л.: ил. С 17.. 19 (Серия "Справочник"). ISBN 5-94074-024-3
Александр Озн обихин
г. Иркутск
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.