Радиолюбителю-конструктору. Практические схемы

4. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УЗЛЫ

В этом разделе даны описания электронных приборов и узлов самого разного назначения. Функции их очевидны.

4.1. «Ночной сторож» пассажира

4.2. Двухтональная сирена

4.3. Пьезосирена из СП-1

4.4. Автомат «вечерний свет»

4.5. Боятся ли комары ультразвука?

4.6. О «дребезге» и «шорохе» контактных датчиков

4.7. Триггер из логических элементов

4.8. Электронная удочка-автомат

4.9. Преобразователь для питания люминесцентных индикаторов

4.10. Автономное питание вибрационных микрокомпрессоров

4.11. Датчик «мокрые пеленки»

4.12. О включении ЗП

4.13. Электронный «кубик»

4.14. Регулятор яркости в торшере

4.15. Зарядное устройство

4.16. Электронный «самописец»

4.17. Телефонный блокиратор

4.18. Прибор для проверки зрения

4.19. Экономичный стабилизатор напряжения

у нас, наверное, каждому. Описываемое

4.1. «Ночной сторож» пассажира
Забота о сохранности личных вещей и багажа в длительных переездах знакома у нас, наверное, каждому. Описываемое устройство - своего рода специализированная охранная система - может существенно облегчить жизнь пассажира.
На рис. 83 приведена принципиальная схема устройства, формирующего тревожный акустический сигнал при обрыве шлейфного датчика. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран коммутирующий генератор с частотой переключения fп@1/2R4·С2@2...3 Гц, а на DD1.3 и DD1.4 - тональный генератор, возбуждающийся на частоте fт@1/2R6·C3@1 кГц. Пьезоэлемент НА1 - нагрузка тонального генератора, GB1- гальваническая батарея.
Печатная плата устройства показана на рис. 84. Ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Фольгу со стороны деталей используют лишь в качестве нулевой шины (с ней соединен «-» GB1), в местах пропуска проводников она имеет выборки - кружки диаметром 1,5...2 мм (на рисунке не показаны).

Рис. 83. «Ночной сторож» пассажира

Рис. 84. Печатная плата «сторожа»
Места паек к нульфольге показаны черными квадратами. Квадратом со светлым кружком в центре показаны позиции проволочных перемычек, соединяющих с нуль-фольгой тот или иной фрагмент печатного монтажа.
Перед монтажом пьезоэлемента и конденсатора С4 необходимо выяснить состояние их изоляции: при напряжении Uпит ток утечки в них не должен превышать 0,5 мкА.
Все резисторы «сторожа» - типа МЛТ-0,125; конденсаторы С1 и СЗ - КМ-6, С4 - К50-35. Высота деталей не должна превышать 10 мм.
Смонтированную плату, пьезоэлемент и батарею питания крепят в корпусе 48х32х17 мм, склеенным из ударопрочного полистирола толщиной 1,5 мм. При пайке проводников к пьезоэлементу и батарее (в системах высокой надежности стремятся минимизировать число «сухих» контактов) следует пользоваться низкотемпературным припоем и хорошим флюсом - перегрев здесь нежелателен.
Шлейфный датчик представляет собой сложенный вдвое обмоточный провод ПЭВ-2 или ПЭВ-3 диаметром 0,07...0,1 мм нужной длины с половинкой двухполюсного разъема на конце.
Шлейф хранят намотанным на челнок-мотовильце. Разъем и мотовильце могут быть конструктивно объединены, так, например, как показано на рис. 85. Здесь XI - разъем от микрокалькулятора. Ответная его часть может быть смонтирована непосредственно на корпусе «сторожа», но лучше ее вынести на механически прочном двухпроводном шнуре (удобен покрытый пластиком тонкий экранированный провод), что позволит соответственно укоротить сам шлейф.
Собранный без ошибок «сторож» наладки не требует. Нужно лишь убедиться в том, что потребляемый им в, дежурном режиме (т.е. с целым, не оборванным датчиком) ток не превышает нескольких микроампер, а акустический сигнал, возникающий при

Рис. 85. Шлейф на мотовильце с разъемом
Таблица 14

Uпит,B	Iпотр.деж,мкА	Iпотр.тр,мА
4,5	1,5	0,3
5,0	1,7	0,4
6,0	2,0	0.6
7,0	2,4	0,9
8,0	2,7	1.3
9,0	3,1	1,7
10	3,5	2,4
11	4,0	3,0
12	4,4	3,7

отключении шлейфа*, имеет достаточную мощность. Для возможного ее увеличения полезно уточнить сопротивление резистора R6: излучение достигает максимума при совпадении частоты тонального генератора с частотой механического резонанса пьезоэлемента. Ток, потребляемый «сторожем» в режиме тревожной сигнализации, - 0,5... 1 мА.
О возможных заменах. В качестве акустического излучателя может быть взят практически любой «звуковой» пьезоэлемент. Но всетаки лучше использовать пъезоэлемент, имеющий акустический резонатор, например, ЗП-22 или ЗП-1. Такие пьезоэлементы, при прочих равных условиях, звучат заметно громче.
Источником питания «сторожа» может служить любая гальваническая батарея напряжением Uпит =4,5... 12 В. Но нужно иметь в виду, что с увеличением напряжения питания увеличивается ток дежурного режима Iпотр.деж и Iпотр.тр - ток, потребляемый «сторожем» в режиме тревожной сигнализации (см. табл. 14). Зато с увеличением Uпит увеличится и громкость тревожного сигнала. Замены могут сказаться, конечно, на габаритах устройства. «Сторож» с шлейфным датчиком, умно прошивающим охраняемое, ставит перед тайным похитителем практически неразрешимую задачу.
*) Поскольку оборванный шлейф обычно не ремонтируют (в дорожных условияхво всяком случае), нужно иметь с собой несколько полностью смонтированных шлейфных датчиков.

В качестве источника мощного звукового

4.2. Двухтональная сирена
В качестве источника мощного звукового сигнала в современных охранных системах используют, как правило, довольно дорогие пьезосирены. Но мощный звуковой излучатель можно построить и из общедоступных элементов.
Принципиальная схема двухтональной сирены приведена на рис. 86. Акустический излучатель ВА1 - низкоомная (Rн=4...8 Ом), достаточно мощная (4...5 Вт) динамическая головка, - включен в диагональ моста, образованного транзисторами VT1... VT4. Два тональных RC-генератора (DD1.2, DD3.2 и DD1.3, DD2.1) и один коммутирующий (DD1.1, DD3.1) формируют сигнал тревожного звучания. При таких номиналах во времязадающих RC-цепочках частоты тональных генераторов будут близки, соответственно, к 1 кГц и 500 Гц, а их смена будет происходить с частотой около 2 Гц.
Другие элементы микросхем DD2 и DD3 входят в блок управления транзисторами. Если на вход «Сигнал» подано напряжение низкого уровня (~0 В), то все транзисторы переходят в закрытое состояние,

Рис. 86. Двухтональная «сирена»
а генераторы выключаются; если высокое (близкое к +Uпит - напряжению питания сирены), то включается коммутирующий генератор и, в зависимости от его фазы, один из тональных. И на выходе элемента DD2.2 возникает меандр той или иной частоты.
В этом режиме транзисторы VT1...VT4 открываются попеременно парами - либо VT1 и VT4, либо VT2 и VT3. Поскольку работают они в ключевом режиме, то амплитуда напряжения на нагрузке ВА1 будет близка к Uпит-2Uкэ нас, где Uкэ нас - напряжение насыщения транзистора (в транзисторах КТ972 и КТ973 Uкэ нас@1В).
Частоты тональных генераторов могут быть, конечно, и другими: изменяя номиналы R5, С2 и R8, СЗ, можно «двигать» их в очень широких пределах. Один из тональных генераторов целесообразно выставить на частоту механического резонанса акустической системы (а при двухпиковом ее резонансе - и оба). Варьируя величины R3 и С1, можно изменить и темп смены тональных посылок.
Ток, потребляемый «сиреной» в режиме молчания, Iпотр.деж <2 мкА. В режиме тревожной сигнализации он зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки: Iпотр.тр =(Uпит -2Uкэ нас)/Rн , где Iпотр.тр - в амперах, Uпит - в вольтах, Rн - омах.

Напряжение питания «сирены» может быть и выше указанного, но не выше допустимого для микросхем (для микросхем серии К561 Uпит max=15 В). В таких случаях транзисторы рекомендуется ставить -на хорошие теплоотводы и использовать динамические головки с Rні8 Ом.

Рис. 87. Выходной каскад «сирены» (вариант)
Если такие или подобяые им транзисторы (образующие мощные комплементарные пары и имеющие коэффициент усиления по току h21э>750) приобрести не удается, то блок транзисторных ключей можно выполнить так, как показано на рис. 87. Транзисторы серий КТ315 (VT1, VT4) и КТ361 (VT5, VT8) могут быть с буквенными индексами Б, Г, Е.
Динамическую головку, источник питания (например, аккумулятор 10НКН-3,5 или герметичный кислотный), электронную часть сирены рекомендуется разместить компактно, чтобы свести к минимуму потери в соединительных проводах (при растянутых коммуникациях их сопротивление может быть сопоставимым с Rн). К тому же помещенная в прочный металлический футляр, укрепленный в труднодоступном месте, такая сирена окажется и «криминальноупорной».

Высокая цена фирменных пьезосирен, особенно

4.3. Пьезосирена из СП-1
Высокая цена фирменных пьезосирен, особенно имеющих встроенный источник питания, мешает сколько-нибудь широкому их использованию в радиолюбительской практике. Но такую сирену можно сделать самому. А если дополнить ее выключателем специальной конструкции, то она найдет себе и особое применение...
Основой сирены служит пьезоэлемент СП-1 (СП - сирена пьезокерамическая). Звуковое давление, развиваемое им при напряжении

Рис. 88. Пьезосирена на СП-1
возбуждения 40 В, может достигать 110 дб. На рис. 88 приведена принципиальная схема электронного преобразователя, обеспечивающего нужный для СП-1 режим работы.
Здесь VT1, Т 1 и др. - низкочастотный генератор, возбуждающийся на частоте, зависящей от реактивного сопротивления пьезоизлучателя НА1 и индуктивности повышающей обмотки I трансформатора Т1. Амплитуда переменного напряжения на пьезоизлучателе Uампл@UпитN1/N2, где Uпит - напряжение питания сирены, a N1 и N2 - число витков в обмотках I и II.
Акустическое излучение приобретает тревожный характер лишь после специальной модуляции монотонного сигнала. Здесь это делает электронный манипулятор - включенный в цепь питания генератора транзистор VT2. Частота его включении-выключении зависит от постоянной R4C1 генератора, выполненного на микросхеме DD1, и равна F@1/2R4·C1=5...6 Гц.
Трансформатор Т1 - В 4:731.083 - выходной от транзисторного приемника. Или подобный ему с N1/N2=6...7 и выводом от середины первичной обмотки. Микросхема DD1 - К561ЛЕ5 или К561ЛА7 - может быть заменена аналогичной из серий К 176. Транзисторы VT1 и VT2 должны иметь усиление по току не менее 100 и напряжение насыщения Uкэ нас<0,3 В. При замене транзистора КТ3102Е каким-либо другим следует иметь в виду, что напряжение на его коллекторе может достигать 18...20 В. Все резисторы «сирены» - МЛТ 0,125. Конденсаторы: С1 - КМ-6; С2 - оксидный подходящих размеров, его емкость может быть и больше указанной. Диод VD1 - любой кремниевый.
Если собранная без видимых ошибок сирена не зазвучала, причина окажется, скорее всего, в неправильной фазировке обмоток трансформатора.
Сирену нужно тут же выключить (потребляемый в этом режиме ток может быть опасен для транзисторов) и, поменяв местами концы одной из обмоток (1-3 или 4-5), включить снова.
Можно поэкспериментировать с резисторами R1 и R2 (с трансформатором другого типа даже нужно). Но так как они являются режимными, лучше это делать под контролем осциллографа.
Мощность излучаемого сиреной акустического сигнала в очень большой мере зависит от размеров и конфигурации ее корпуса, наличия в нем акустических «пазух», от места и способа крепления пьезоизлучателя и др. Но все это обычно выясняют экспериментально - акустические расчеты здесь вряд ли можно рекомендовать.
Таблица 15

Uпит,B	Iпотр, мА	Uэфф, В
6	13,5	30
7	15,0	32
8	16,0	34
9	18,0	40

Рис. 89. Внешний вид сирены
Заметим лишь, что монотонное излучение с его ярко выраженными интерференционными эффектами имеет свои особенности.
Конструктивно сирена может быть выполнена так, как показано на рис. 89. Ее. габариты - 58х58х38 мм, масса - 95 г (с источником питания - батареей типа «Корунд»). Корпус склеен из ударопрочного полистирола толщиной 2...2,5 мм. Отверстия, расположенные на периферии обоймы СП-1, рекомендуется заклеить. Опыт показывает, что это заметно увеличивает громкость звучания сирены.
В таблице 15 показана зависимость потребляемого сиреной тока Iпотр и напряжения на пьеэоизлучателе Uэфф (эффективное значение) от напряжения источника питания Uпит.
Сирена может работать в самых разных устройствах и установках. Даже в качестве дверного звонка. Но малые размеры и вес позволяют использовать ее в не совсем обычной охранной системе.
Для этого в цепь питания сирены потребуется лишь ввести выключатель, показанный на рис. 90. Здесь: 1 — нормально замкнутая контактная пара от реле; 2 — чека - тонкая пластина электроизолятора (гетинакс, стеклотекстолит и т.п.), размыкающая контактную пару 1; 3 - корпус выключателя; 4 - тяга (струна, тонкий тросик и др.), извлекающая чеку из контактной пары.

Рис. 90. Конструкция выключателя
Пьезосирену с выключателем размещают внутри охраняемого предмета - в чемодане, в кармане шубы и др. Тягу пропускают сквозь подходящее или специально сделанное отверстие и соединяют с багажной полкой, вешалкой и т.п. При перемещении похищаемого чека выходит из контактной пары, включается питание сирены и похититель с «кричащим» в его руках предметом оказывается в центре внимания окружающих.

Остающиеся темными по вечерам окна

4.4. Автомат «вечерний свет»
Остающиеся темными по вечерам окна в квартире или на даче нередко беспокоят уехавших хозяев как совершенно очевидный для всех (в том числе и непрошеных «гостей») признак их отсутствия. На рис. 91 приведена принципиальная схема несложного электронного автомата, способного самостоятельно включать и выключать освещение в пустующем помещении.
Здесь DD1 и DD2 - микросхемы часового генератора, a DD3 - счетчик часов, работающий в суточном цикле. Особое время в этом цикле - назовем его экспозицией - формирует дешифратор, составленный из элементов VD1, VD2, DD4.3 и DD4.4.
Силовая часть автомата - диодный мост VD6-VD9, тиристор VS1 и управляющие его включением транзисторы VT2 и VT3 - стала уже классической и подробного описания не требует.
На стабилитроне VD5 формируется напряжение питания как транзисторов автомата (здесь оно пульсирующее), так и его микросхем.
Связь часов с силовой частью автомата осуществляется через транзистор VT1: если он открыт, то тиристор остается запертым в любой фазе сетевого напряжения; если заперт, то тиристор открывается в начале каждого полупериода с минимально возможной здесь отсечкой-задержкой.
Суточный цикл в счетчике DD3 организован с помощью элементов DD4.1 и DD4.2: при появлении напряжения высокого уровня на выходах «8» и «16» счетчика DD3 (позиция, соответствующая 24 часам) на выходе DD4.2 формируется импульс,-возвращающий этот счетчик в исходное состояние. Длительность этого импульса (~2 мкс) зависит от емкости конденсатора С4.
В исходное, нулевое состояние все счетчики автомата переводят нажатием кнопки «ПУСК». Длительность импульса общего сброса - всех счетчиков автомата - зависит от постоянной R4C5 и составляет примерно 0,5 мс. Постоянная R3C3 такова, что значительно более короткие «суточные» импульсы с выхода DD4.2 на R-входы микросхем DD1 и DD2 не проходят.

Рис. 91. Автомат «Вечерний свет»
Гальваническая батарея GB1 - типа 4РЦ-53. Она нужна лишь для сохранения заданной ритмики автомата при длительном отсутствии напряжения в сети.

Все элементы автомата, за исключением тиристора, монтируют на общей печатной плате. Тиристор устанавливают на теплоотвод - 3-миллиметровую дюралюминиевую пластину площадью 20...25 см^2.
Особое внимание следует уделить размещению резистора R13 - самого высокотемпературного элемента автомата. Он, как и теплоотвод тиристора, должен находиться в возможно более активном воздушном потоке. Лучше - на его выходе, с тем, чтобы уменьшить подогрев других элементов.
Гальваническую батарею, во избежание последствий ее разгерметизации, устанавливают в специальном отсеке в нижней части автомата. Хотя опыт показывает, что в хороших электрических сетях надобности в буферном питании практически не возникает. К кратковременным исчезновениям напряжения в сети автомат вообще нечувствителен: медленный разряд конденсатора С6 обеспечивает нормальную его работу в течении 10...20 с.
Поскольку автомат имеет непосредственный контакт с электрической сетью, его монтируют в корпусе, не допускающем прикосновения к токоведущим частям автомата. Например, в коробке из-под слайдов (габариты 94х54х30 мм), изготовленной из ударопрочного полистирола. На корпусе не должно быть, конечно, доступных для прикосновения металлических деталей - головок крепежных винтов и др.
Автомат не требует наладки - правильно собранный, он начинает работать сразу. Рекомендуется лишь проконтролировать напряжение питания микросхем в режиме работы автомата под нагрузкой: оно должно быть выше напряжения буферной батареи (с тем, чтобы и в этом режиме ее энергия не расходовалась). Если оно окажется меньше 5 В, нужно несколько увеличить сопротивление резистора R9.
Поскольку все элементы работающего автомата находятся под сетевым напряжением, подготовку любого эксперимента - от пайки до подключения вольтметра - следует вести, лишь предварительно отключив автомат от сети (оба провода). Пользоваться осциллографом не рекомендуется.
Автомат предельно прост в обращении. Его включают последовательно с нагрузкой - настольной лампой или люстрой (общая мощность - не более 200 Вт) и примерно за четыре часа до наступления

сумерек нажимают кнопку «ПУСК». Это все. Через четыре часа (точнее - 3 часа 59 минут) автомат включит свет, а еще через четыре - выключит его. Через сутки, в те же часы, он все это повторит. И так - каждый день*.
Такого рода автоматы могут иметь и иное применение. Нетрудно указать ряд ежедневных рутинных работ, в которых участие человека невозможно, нежелательно или обременительно. Это может быть ночной подогрев теплицы, предутренний - воды в доме без горячего водоснабжения, регулярная вентиляция хранилища, вечерний полив огорода (электронасос), кормление животных, птицы, рыбы (электромеханический дозатор) и многое другое. Не говоря уж об использовании подобных устройств в тех или иных областях профессиональной деятельности человека. В тех же лабораторных исследованиях, где однообразные, регулярно повторяющиеся процедуры занимают нередко большую часть времени.
Описанный автомат имеет четырехчасовую задержку первого включения и четырехчасовую ежесуточную экспозицию. Такой порядок задает закоммутированный в нем дешифратор (на рис. 91 он выделен штриховой линией). С другим дешифратором (рис. 92, а) это соотношение было бы иным: задержка первого включения - 9 ч, ежесуточная экспозиция - 1 ч. А автомат с дешифратором, изображенным на рис. 92, б, активизировался бы два раза в сутки: с 7 до 8

Рис. 92. Дешифраторы автомата
и с 23 до 24 часов (0 - время старта). Могут быть, конечно, закоммутированы и другие последовательности активных и пассивных часов работы автомат? (их общее число 2^24=16 777 216), выбор здесь ограничен лишь приемлемой сложностью дешифратора.
*) Если вход С (выв. 1) счетчика DD3 переключить с выхода М (выв. 10) счетчика DD2 на выход М счетчика DD1, это ускорит работу автомата в 60 раз, «сожмет» его сутки в 24 минуты. Этот проверочный режим может быть удобен, в частности, в экспериментах с дешифраторами.

И не только комары. От

4.5. Боятся ли комары ультразвука?
И не только комары. От многих окружающих нас насекомых и более крупных тварей нам хотелось бы держаться подальше. Но так как это не всегда в нашей власти, то человек ищет способы хотя бы удерживать эту напасть на некотором от себя расстоянии. В последнее время большие надежды стали возлагать на разного рода ультразвуковые «пищалки», в том числе и на made in.... Ниже описано такого рода устройство. А в какой мере оно окажется эффективным, каждый, сделавший его, сможет выяснить и оценить сам.
Принципиальная схема ультразвуковой «пищалки», способной работать в широком спектре частот, показана на рис. 93. Здесь ВА1 - мощная высокочастотная динамическая головка, например, 6ГДВ-4, - источник акустических колебаний. Хотя по паспорту высшая частота излучения высокочастотных динамических головок может быть отнесена лишь к «ближнему» ультразвуку, опыт показывает, что они являются вполне эффективными излучателями частот до 40...50 кГц и выше.
Задающий генератор устройства собран на инверторах DD1.1 и DD1.2. Остальные элементы этой микросхемы формируют базовые токи в транзисторах VT1...VT4, попеременно, с частотой

Рис. 93. Ультразвуковое «пугало»
F@1/2(R2+R3)C1,.подключая излучатель ВА1 к источнику питания. В одном полупериоде - через открытые транзисторы VT1 и VT4, в другом - через VT2 и VT3.
Транзисторы генератора работают в ключевом режиме и в теплоотводах особенно не нуждаются. Хотя в тяжелых температурных условиях они могут потребоваться. Диод VD1 - любой германиевый.
Нужную частоту излучения (какую именно - предстоит выяснить в «живом» эксперименте) устанавливают резистором R3, Его можно снабдить заранее проградуироваиной по осциллографу шкалой. При указанных номиналах R2, R3 и С1 генератор перекрывает диапазон 16...60кГц.
Источник питания ультразвукового генератора должен быть способен отдать ток Iпотр=(Uпит-2)/Rн(Iпотр - в амперах, Uпит- напряжение питания «пищалки» - в вольтах, Rн - в омах).
Конечно, для тварей разных видов нетерпимые или пугающие их частоты могут быть и будут, скорее всего, разными.
Но создание многочастотного «пугала» •- с «плавающими» или «прыгающими» частотами, с той или иной их модуляцией-манипуляцией - не проблема. Главное - в прямом эксперименте установить те параметры ультразвука, при которых достигается существенный эффект.
В связи с этим заметим, что в ультразвуковых «пугалах», появившихся на наших рынках, почти всегда используется пьезоизлучатель - элемент с ярко выраженными резонансными свойствами. Так что заграничный аппарат, пугающий (если верить рекламе) на своей частоте какую-то разновидность, скажем, тайваньского комара, на наших* может не произвести никакого впечатления. И, похоже, не производит...
*) Энтомологи насчитывают не менее 500 видов комаров. Вот лишь некоторые из «наших»: пискун, обыкновенный малярийный, лесной малярийный, дергун, мохнатоусый дергун (хорошо известный рыболовам и своей личинкой - мотылем), желтолихорадочный и др.
Еще больше разновидностей у мошки - переносчицы сибирской язвы, сапа, тулерямии, чумы, проказы и т.п.

не вызывающие никаких особых нареканий

4.6. О «дребезге» и «шорохе» контактных датчиков
Разного рода выключатели, переключатели и т.п., не вызывающие никаких особых нареканий в обычной электротехнике, для

Рис. 94. «Дребезг» в контактном датчике (КД)
подобных же операций в электронике оказались практически непригодными.
Во всяком случае - в прежнем их виде. Причина - в «дребезге» и «шорохе» контактных пар, в немонотонном изменении их контактного сопротивления при переключениях и в соединениях. Так, например, замыкание кнопки SF в схеме, показанной на рис. 94, а, почти наверняка приведет к тому, что в быстродействующий счетчик DD будет записана не одна единица, как полагалось бы, а столько, сколько спадов (переходов 1 ) окажется в «дребезговой» пачке импульсов (рис. 94, б). Такая неопределенность в электронных устройствах, как правило, недопустима.
Устранить возможные неприятные последствия этого эффекта в рассмотренном выше случае позволит электронный формирователь, схема которого приведена на рис. 95. Он представляет собой одновибратор, переходящий в новое состояние при появлении первого же спада напряжения в «дребезговой» пачке импульсов. Длительность его пребывания в этом состоянии - tф@R3·C2 - должна быть больше tдр max - самого продолжительного «дребезга».
На рис. 96 приведена схема еще одного формирователя. В его основе триггер. В исходное, стартовое состояние устанавливают принудительно, подавая на его вход R импульс отрицательной полярности. После срабатывания датчика триггерный формирователь сам не восстанавливается.
Такие формирователи рассчитаны на работу с нормально разомкнутыми контактными датчиками (КД).
Схемы возможных вариантов формирователей - одновибраторного и триггерного - для совместной работы с нормально замкнутыми КД показаны на рис. 97 и рис. 98.

Рис. 95. Одновибраторный формирователь для нормально разомкнутого КД

Рис. 96. Триггерный формирователь для нормально разомкнутого КД

Рис. 97. Одновибраторный формирователь для нормально замкнутого КД

Рис. 98. Триггерный формирователь для нормально замкнутого КД

Рис. 99. Устранение высокочастотных и импульсных наводок
Устраняя последствие «дребезга» КД, формирователи выполняют еще одну важную функцию. Как известно, длительность «счетного» фронта на входе С счетчика ограничена сверху - для микросхем серии К176, например, она не должна превышать 10...15 мкс. Формирователи аа счет усиления в каждом логическом элементе и положительной обратной связи имеют фронты выходных сигналов, зависящие от физического их быстродействия, и не превышают, как правило,1 мкс.
Резистор R1 и конденсатор С1 во входных цепях формирователей образуют помехозащитную цепочку, которая ослабляет возможные импульсные и высокочастотные помехи до пренебрежимо малого уровня. В КМОП-микросхемах обычно принимают: R2<0,1Rиз, где Rиз - сопротивление изоляции в КД; R1=(0,01...0,1)R2; R2·C1=0,01...0,1 с; R3·C2=0,2...1 с.
В условиях значительных помех такая защита может быть многозвенной, такой, например, как на рис. 99.
Сложнее обстоит дело с «шорохом», с «шуршанием» нормально замкнутых КД (рис. 100, а, б). Прежде всего потому, что этот эффект,

Рис. 100. «Шорох» контактного датчика
в отличие от «дребезга», не имеет временной связи с моментом переключения КД. Спонтанное, происходящее без видимых причин изменение контактного сопротивления Rконт может возникнуть в любой момент.
Изменение контактного сопротивления особенно часто проявляется в КД, подвергающихся переменному механическому давлению, пусть и вполне достаточному, казалось бы, для обеспечения надежного электрического соединения. Это связано, прежде всего, с микроперемещениями контактирующей площадки, почти точки, с выходом ее на загрязненные или окислившиеся участки контактной поверхности. Особенно ощутимы флуктуации Rконт при слабом контактном давлении, не способном продавить возникший резистивный слой.
Причина может быть и химической - растущий слой окиси изолятора способен со временем раздвинуть электроды КД и даже образовать в его зазоре электролитическую пару. Особенно непригоден для КД алюминий: его окись не только очень хороший изолятор, но она обладает высокой механической прочностью даже в тонких слоях.
Правда, с относительно малым увеличением контактного сопротивления, даже длительным, справляется та же система помехозащиты. Важно лишь, чтобы сопротивление Rконт оставалось малым по сравнению с сопротивлением резистора R1. Кратковременное изменение Rконт, даже значительное, также подавляется помехозащитной цепочкой, но при условии, что постоянная времени R2C1 окажется больше длительности «всплеска» Rконт.
Использование в КД неокисляющихся материалов, например, золота, палладия, или окисляющихся, но окисный слой которых остается в достаточной мере электропроводным, также ведет к уменьшению «шороха», к снижению вероятности того, что какая-то из флуктуаций Rконт будет принята за выключение КД.
Действенным средством борьбы с «шорохом» нормально замкнутых контактных датчиков является их дублирование-параллельное включение нескольких КД: вероятность одновременного появления «всплесков» Rконт в этом случае резко уменьшается.

один из основных элементов цифровой

4.7. Триггер из логических элементов
Триггер - простейший автомат* с двумя устойчивыми состояниями - один из основных элементов цифровой техники. В серии микросхем ТТЛ, ТТЛШ, КМОП и другие обязательно входят те или иные его разновидности. Но если в арсенале радиолюбителя таких микросхем нет, триггер можно составить из других элементов. Покажем, как можно построить одну из его разновидностей - так называемый RS -триггер - из элементов, реализующих логические функции.
На рис. 101, а изображен RS -триггер, составленный из логических элементов ИЛИ-НЕ. Легко видеть, что в режиме хранения информации - при напряжениях низкого уровня (лог. 0) на входах S и R - он может находиться, в одном из двух состояний: иметь высокий уровень (лог. 1) на выходе элемента DD1.1 и низкий на выходе DD1.2 или, наоборот, низкий на DD1.1 и высокий на DD1.2.
Устанавливают триггер в то или иное состояние обычным образом: подавая на вход S или R напряжение высокого уровня. Это может быть и очень короткий, на пределе физического быстродействия микросхемы, импульс напряжения «единичной» амплитуды. Функции входов-выходов этого триггера, в «триггерном» его изображении, показаны на рис.101, б.
RS-триггер можно составить и из элементов «И-НЕ» (рис. 102, а, б). Здесь режиму хранения информации соответствует напряжение высокого уровня на входах S и R. Напряжение низкого уровня, поданное на вход S, переведет триггер в состояние 1. Оно же, но поданное на вход R, установит триггер в состояние 0.

Рис. 101. Триггер из «ИЛИ-НЕ»

Рис. 102. Триггер из «И-НЕ»

Рис. 103. Триггер из «И» и «ИЛИ»
Оба эти триггера составлены из так называемых шефферовых элементов, каждый из которых сам по себе обладает функциональной полнотой**. Но RS-триггер можно построить и из элементов, не составляющих функционально полной системы.
Такой триггер показан на рис. 103, а, б. Режиму хранения здесь соответствует напряжение низкого уровня на входе S и высокого - на входе R. Триггер устанавливают в состояние 0 подачей на вход R напряжения низкого уровня.
Напряжение высокого уровня, поданное на вход S, переведет триггер в состояние 1. Триггеры такой конфигурации замечательны тем, что имеют минимальную сложность в базисе И, ИЛИ, НЕ***.
В практическом синтезе может возникнуть необходимость управлять триггером по нескольким, никак не связанным друг с другом S- или R-входам. Такой триггер показан на рис. 104, а, б. Это, очевидно, разновидность триггера, изображенного на рис. 101. Появление «единичного» напряжения на любом из S-входов переводит триггер в состояние 1. Оно же, но приложенное к любому из R-входов, вернет его в состояние 0.
Функционально ту же многоканальность управления триггером можно было бы получить, включив на S- и R-входы триггера по многовходовому дизъюнктору. Но этот вариант бьы бы, очевидно, более громоздким.

Рис. 104. Триггере многоканальным управлением
Как известно, в триггере комбинацию входных сигналов, инверсную по отношению к режиму хранения, принято запрещать. Для триггера, изображенного на рис. 101, это {S=1, R=1}. Инверсный набор входных сигналов запрещают потому, что при возвращении триггера в режим хранения - при смене {S=1, R=1} на {S=0, R=0} - он может непредсказуемо оказаться как в нулевом, так и в единичном состоянии. Это зависит от того, на каком из входов - S- или R - сигнал 1 задержится чуть дольше. Но если такой неопределенности нет и смещение спадов S- и R-сигналов известно и даже специально организовано, то накладывать безусловный запрет на SR-комбинацию, инверсную по отношению к режиму хранения, нет необходимости.
Заметим в заключение, что триггеры, составленные из логических элементов, не только'позволяют обойтись без специальных, «триггерных» микросхем, но могут существенно упростить трассировку монтажа, так как «синтетический» триггер можно собрать из ближайших по месту на печатной плате свободных логических элементов.
*) К автоматам относят устройства, имеющие собственную память.
**) Функционально полными называют наборы логических элементов, пользуясь которыми можно реализовать любую двоичную функцию.Функционально полный набор может состоять и из одного элемента. Функция, реализуемая таким элементом, называется шефферовой. К универсальным, шефферовым относятся логические элементы, реализующие функции ИЛИ-НЕ и И-НЕ (...ЛЕ... и ...ЛА... в микросхемных сериях).
***) Принятое в работах по синтезу схем выражение «в базисе...» означает, что при создании того или иного устройства разработчик имеет право пользоваться лишь элементами, указанными в базисном наборе. Достижение требуемого результата возможно меньшим числом базисных элементов - одна из основных задач конструктора. Построение схемы, реализующей заданную функцию минимально возможным числом базисных элементов, относится к числу труднейших задач математической логики.

Даже самые робкие попытки переложить

4.8. Электронная удочка-автомат
Даже самые робкие попытки переложить на электронную технику какие-то функции, которые человек привык считать «своими», а себя, соответственно, незаменимым, вызывают к себе настороженное отношение. Не в последнюю очередь это относится к любительскому рыболовству - одному из самых консервативных по своим формам увлечений человека.
Хотя трудно представить себе более интересное занятие для радиолюбителя-конструктора. Начиная от самой постановки возникающих здесь задач, от «алгоритмизации интуиции», до испытания придуманного. И не в виртуальном пространстве, куда нас последнее время так настоятельно зовут, а в самом что ни на есть настоящем: под голубым небом, среди лесов и лугов, с плеском воды и рыбой без штрих-кода.

Рис. 105. Кинематическая схема удочки-автомата
Кинематическая схема устройства, предназначенного для автоматической подсечки рыбы в сложных условиях лова, показана на рис.105. Здесь: 1 - корпус, в котором размещена вся электронно-механическая «начинка» автомата; 2 - плоская пружина, главный движитель автомата; б - подпружиненное коромысло с зажимом 7 лески 11, образующее со скобой 4, укрепленной на изолирующей пластине 3, контактную пару; 8 - тяга с серьгой зацепа 9; 10 - вал редуктора с резьбой МЗ на конце; 12 - струбцина крепления автомата на борту или кормовом транце лодки.
Во взведенном .состоянии автомат удерживается сцепкой вала 10 редуктора с серьгой 9. Включенный двигатель способен мгновенно, за несколько оборотов ротора, разъединить эту сцепку. А вот в какой момент это произойдет - решит электроника автомата.
Алгоритм его работы прост. Первый же электрический сигнал датчика, возникающий в момент касания коромыслом 6 скобы 4, переводит автомат в активное состояние: начинается отсчет времени и счет этих пока еще неясных по происхождению касаний. Если их общее число - и помех, и поклевок - в этом активном состоянии автомата (его продолжительность задается) не достигает некоторого числа N (также задаваемого), то автомат вновь принимает исходное состояние - состояние ожидания.
Если же это число достигнуто, то включается электромотор и - подсечка.
Этот алгоритм и реализуется электронной «начинкой» автомата, принципиальная схема которой приведена на рис. 106.
Здесь: SF1 - контактная пара «коромысло-скоба» - датчик системы; SF2 - контактная пара «вал редуктора-серьга» (редуктор и электродвигатель ставятся на основание-изолятор); SA1 - тумблер, контакты SA1.2 которого, размыкаясь, обесточивают силовую часть автомата при его настройке, смене наживки и т.п.; SA2 - переключатель,

Рис. 106. Принципиальная схема автомата
которым задают число «поклевок» - N О{l,2,3,4}; SA3 - переключатель длительности интервалов активного времени (в секундах) - Т О{2, 4, 8}.
Элементы DD1.1, DD1.2, С2, R4 составляют одновибратор, устраняющий ложный счет в DD3 - в счетчике «поклевок» - от «дребезга» контактов датчика SF1. На элементах DD2.2, DD2.3 собран генератор тактовых импульсов, следующих с частотой 1 Гц. Счетчиком DD4, суммирующим эти импульсы, задается время активного состояния автомата. Сброс счетчиков, возврат автомата в исходное состояние - состояние ожидания - осуществляется импульсами «единичной» амплитуды, формируемыми элементами DD2.1 и DD1.3. Это происходит либо по окончании активного времени (при появлении напряжения высокого уровня на движке переключателя SA3), либо в начале подсечки (при разрыве контактов SF2), либо при ручном выключении автомата тумблером SA1 - замыкании контактной пары SA1.1.
На элементах DD2.4, DD1.4 и транзисторах VT3, VT4 собран управляемый (по входу 2 элемента DD2.4) тональный генератор, который, возбуждая динамическую головку НА1, сигнализирует рыболову о переходе автомата в активное состояние.
Транзисторы VT1 и VT2 - электронный ключ управления электродвигателем M1. Дроссель L1 в LC-фильтре наматывают на кольцевом магнитопроводе (внешний диаметр - 10...12 мм) из феррита с m=1000...2000. Его обмотка содержит 50...100 витков провода ПЭВ-2 0.2...0.3.
Плоскую силовую пружину (2 на рис.105) - основной движитель автомата - изготавливают из полосы фосфористой бронзы толщиной 0,8 мм.

Ее ширина - 78 и длина (без заделанных концов) - 220 мм. Создаваемое пружиной начальное усилие при подсечке - 1,3 кг, «мах» - до 750 мм.
Узел 7 - обычная клемма с отверстием для пропуска лески.
Размеры контактной скобы не критичны, важно лишь, чтобы между ее контактными площадками и концом перемещающегося между ними коромысла можно было выставить нужные зазоры: минимум - 1, максимум - 10 мм. Положение коромысла по отношению к контактам скобы можно изменять натяжением или ослаблением пружин в узлах 5. Общая механическая прочность всех этих элементов должна быть достаточно высокой, так как они «держат» рыбу. Во всяком случае 10...15-килограммовые рывки и удары они обязаны переносить без последствий. Винт-ось, на котором качается коромысло, должен оказывать ему минимальное сопротивление.
Спусковое устройство автомата и размещение его деталей в корпусе, склеенном из достаточно толстого (8... 10 .мм) листового органического стекла или ударопрочного полистирола в виде коробки с накладной крышкой, показано на рис. 107, а. Электродвигатель 1 - любой малогабаритный маломощный, например, от электрофицированной игрущки, имеющий на оси малую шестерню 7 диаметром 5...6 и длиной не менее 5 мм (по ней, вывинчиваясь из серьги, должна свободно перемещаться большая шестерня 4).
До установки электродвигателя необходимо проверить качество изоляции его роторной обмотки - сопротивление утечки должно быть не менее 1 МОм.
Подходящая большая шестерня редуктора, обеспечивающая четырех-пятикратное замедление, может найтись в той же игрушке.
Другие детали спускового устройства: 6 - вал редуктора (сталь); 2-его внутренняя опора (она крепится на «дне» корпуса); 3- мягкая плоская пружина на валу, выталкивающая его наружу; 5 - бронзовый или латунный подшипник, запрессованный в стенку корпуса.
Серьгу сцепа вала редуктора с тягой пружины можно выполнить по варианту, показанному на рис. 107, б. В этом случае в крышке корпуса должно быть сделано отверстие диаметром около 25 мм (его место на рис.105 отмечено стрелкой А), через которое, вращая большую шестерню редуктора пальцем, ввинчивают конец его вала в серьгу.

Это сцепка очень высокой надежности, она не подвержена практически никаким посторонним воздействиям. По другому варианту (рис. 107, в) серьгу, резьба в которой сохранена лишь в нижней

Рис. 107. Элементы конструкции
части ее эллиптического отверстия, просто набрасывают на выступающий из корпуса конец вала редуктора.
Подсечка начинается с появления «1» - напряжения, близкого к напряжению питания — на движке переключателя SA2. Это напряжение блокирует счетный вход счетчика DD3 (по СР; сигналы с датчика SF1 уже не смогут изменить его состояние) и открывая электронный ключ, выполненный на транзисторах VT1, VT2, включает электродвигатель M1. За 8...10 оборотов его ротора узел «вал редуктора-серьга тяги» выводится из зацепления и силовая пружина, резко распрямляясь, производит подсечку. Но уже в момент разъединения этого узла (контактной пары SF2) на входе 12 элемента DD2.1 возникает «единичное» напряжение, что ведет к появлению «1» и на входе R счетчика DD3. В результате счетчик возвращается в свое исходное, «нулевое» состояние, на движке переключателя SA2 восстанавливается «0» (напряжение, близкое к потенциалу нулевой шины), транзисторы VT1, VT2 закрываются и электродвигатель, сделав лишь нужные обороты, отключается.
Перезарядку автомата производят при выключенном тумблере SA1: его закороченная в этом положении контактная пара SA1.1 «держит» электронику автомата в предстартовом состоянии.
Запаздывание автомата, т.е. время между появлением сигнала 1 на движке переключателя SA2 и собственно подсечкой, зависит от быстроходности и мощности электродвигателя (он может быть сильно форсирован), замедления редуктора, числа ниток вала, введенных в серьгу, смазки вращающихся частей и, конечно, состояния источника питания. В изготовленном экземпляре оно не превышало 0,2 с.
Чувствительность датчика SF1 - 10 г/мм (усилие - на леске, перемещение — у контактной скобы). Она зависит от мягкости пружин коромысла.
Источником питания автомата, оснащенного 4-вольтным электродвигателем (от неустановленной игрушки), может быть батарея из четырех гальванических элементов или аккумуляторов, способных при кратковременной разрядке (несколько десятых долей секунды) отдать ток 0,5...1 А.

Для форсажа электродвигателя напряжение питания может быть и более высоким. Но, конечно, не выше максимально допустимого для микросхем автомата.
Описанный электронный автомат длительное время испытывался на морской экспериментальной станции Института биологии моря Дальневосточного отделения РАН (акватория островов Попова, Рейнике, Рикорда и др.). Лов велся по-преимуществу донной рыбы

Рис. 108. Оснастка автомата
на глубинах до 20...25 метров. И хотя особенности морского лова - качка, смещение лодки под ветром, неровности дна, иные помехи - ставили перед автоматом достаточно трудные задачи, он практически ни в чем не уступал и опытным рыболовам. А нередко демонстрировал свое превосходство... Автомат к тому же отличался аккуратной, практически никогда не повреждающей жизненно важные ткани подсечкой. Это оказалось приятной неожиданностью, так как рыба ловилась и для пересадки в аквариум.
На рис. 108 показана обычная оснастка автомата, близкая к принятой в Приморье: основная леска 0,7... 1 мм, поводки - 0,5...0,6 мм длиной 3...5 см, крючки одинарные №№10...12. Но грузило иное: стальной стержень диаметром 6...8 и длиной 250 мм и более. Такое грузило и такое его положение у дна позволяют сохранить натяжение лески почти неизменным и при заметном волнении. Но это - в дополнение к электронным «размышлениям» самого автомата. Ловля же рыбы «в полводы» вообще не представляла для него Проблемы. О реальной чувствительности автомата можно было судить по минимальному весу пойманных экземпляров - 50:..100 г. Максимальный же вес рыбы ограничивался лишь прочностью поводков.

Преобразователь для питания люминесцентных индикаторов

4.9. Преобразователь для питания люминесцентных индикаторов
Сегменты люминесцентных индикаторов (ИВ-3, ИВ-6 и др.) можно подключать к информационным выходам счетчиков К176ИЕ4 и К176ИЕЗ и непосредственно - при 9-вольтном питании микросхем яркость свечения индикаторов оказывается вполне достаточной. Однако для питания их накальных цепей требуется другой источник - напряжением 0,8... 1 В,способный отдать ток 40...50 мА на индикатор.
На рис. 109 приведена принципиальная схема преобразователя, позволяющего использовать для питания нитей накала люминесцентных индикаторов источник питания микросхем.

Рис. 109. Преобразователь для питания нитей накала люминесцентных индикаторов
Преобразователь представляет собой симметричный мультивибратор с трансформаторной нагрузкой. Магнитопровод трансформатора составляют из двух кольцевых сердечников М3000МН 16х10х4,5 мм. Обмотку I наматывают в два провода, она содержит 2х180 витков провода ПЭВ-2 0,12. Среднюю точку обмотки I образуют соединенные вместе конец одной ее половины и начало другой. Обмотку II - 16 витков провода ПЭВ-2 0,44 - наматывают поверх обмотки I. Обе они должны быть распределены по сердечнику равномерно. (Напомним, что феррит М3000МН имеет низкое объемное сопротивление и, будучи хорошим абразивом, легко «включается» в схему. Поэтому острые ребра сердечника нужно предварительно загладить, а затем нанести на него изолирующее покрытие.)
В таблице 16 приведена зависимость выходного напряжения Uвых, потребляемого преобразователем тока Iпотр и его КПД h от n - числа подключенных к его выходной обмотке накальных цепей люминесцентных индикаторов типа ИВ-3.
Преобразователь способен работать и от источника напряжением 5 В. Для этого нужно уменьшить число витков обмотки I до 2х100 витков провода ПЭВ-2 0,17 и изменить номиналы резисторов и конденсаторов: R1=R2=11 кОм,
Таблица 16

n	Uвых, В	Iпотр, мА	h
1	0,83	9	0,53
2	0,81	13	0,70
3	0,79	16	0,81
4	0,78	20	0,84
5	0,77	24	0,86
6	0,76	27	0,89

R3=R4=1,5 к0м, С1=С2=0,068 мкФ. Этот вариант преобразователя при тех же условиях имеет Uвых=0,83...0,73 В, Iпотр =14...46 мА, h=0,61...0,88.

в аквариуме обычно используют вибрационный

4.10. Автономное питание вибрационных микрокомпрессоров
Для аэрации воды в аквариуме обычно используют вибрационный микрокомпрессор, питающийся от сети переменного тока. Но его нетрудно переделать и для работы от аккумулятора.
На рис. 110 приведена принципиальная схема устройства, преобразующего энергию 12-вольтного аккумулятора в источник переменного напряжения, питающего микрокомпрессор.
В связи с тем, что напряжение на выходе преобразователя представляет собой 6-вольтный меандр, обмотка микрокомпрессора должна быть перемотана. Новая обмотка в микрокомпрессоре МК-Л2 содержит 305 витков провода ПЭВ-2 0,35 (вообще: число витков уменьшают в 220/6, а диаметр провода увеличивают Ц220/6 раз, если номинальное напряжение питания компрессора 220 В).
Нормальной нагрузкой преобразователя является один компрессор типа МК-Л2 или два - МК-2. В таком случае транзисторы VT4 и VT5 могут быть установлены без теплоотводов.
Преобразователь имеет единственную регулировку - подстроечный резистор R2, которым выставляют частоту генерации. Лучше это делать, наблюдая микрокомпрессор в работе: прокачка воздуха

Рис. 110. Преобразователь для питания вибрационных микрокомпрессоров
достигает максимума при совпадении собственного резонанса компрессора с частотой генератора. Кстати, эта частота может отличаться от 50 Гц. Ток, потребляемый преобразователем с одним МК-Л2 в нагрузке, - 0,3 А.
Перемотанный микрокомпрессор может работать и от сети переменного тока, но через понижающий трансформатор 220/6,3 В.
Многолетняя эксплуатация таких преобразователей (они использовались для аэрации воды в больших аквариумах в полевых условиях) показала высокую их надежность.

в мокрых пеленках может ему

4.11. Датчик «мокрые пеленки»
Сколько-нибудь продолжительное пребывание малыша в мокрых пеленках может ему лишь повредить: опрелости, другие повреждения кожи при этом почти неизбежны. Однако далеко не каждый малыш оповещает своих родителей о случившемся. Так что...
Принципиальная схема прибора приведена на рис. Ill, а. Здесь Э - собственно датчик - два перфорированных металлических электрода размером 15х40 мм (рис. Ill, б), разделенные несколькими слоями сухой марли и скрепленные резиновым кольцом. Электроды связывают с размещенной поблизости электронной частью прибора витой парой или тонким экранированным проводом.

Рис. 111. Датчик «мокрые пепенки»
Входной каскад устройства выполнен на транзисторе VT1. Транзистор закрыт и напряжение на его коллекторе близко к нулю, если межэлектродное сопротивление R превышает пороговое Rпор@60(Uп-1), где R- в килоомах, Uп - в вольтах. Транзистор VT1 переходит в режим насыщения и напряжение на его коллекторе становится близким к +Uп при Rэ < Rпор.
На микросхеме DD1 собран звуковой генератор тревожного звучания. Он остается в невозбужденном состоянии, если транзистор VT1 закрыт, и возбуждается, формируя тревожный акустический сигнал, если VT1 открыт.
В какую часть запеленутого младенца следует «вмонтировать» электроды, решат родители. Важно лишь проследить за тем, чтобы подходящие к ним проводники были размещены от него в стороне и так, чтобы ни при каких обстоятельствах он не мог в них запутаться. При каких-либо сомнениях на этот счет это соединение делают легко обрывающимся, например, проводом ПЭВ-2 0,1.
Конструкция электродов может быть, конечно, и другой. Важно лишь, чтобы они были безопасны для ребенка, имели достаточную площадь (это выясняют в прямом эксперименте) и допускали стерилизацию.
Источником питания прибора может служить любая гальваническая батарея напряжением 9...6 В. Ток, потребляемый им в дежурном режиме, не превышает нескольких микроампер, в режиме тревогименее 3 мА...

Для того, чтобы обратить внимание

4.12. О включении ЗП
Для того, чтобы обратить внимание на какое-то особое состояние электронного устройства, в него вводят, как правило, тональный

Рис. 112. Парафазное возбуждение ЗП
генератор с пьезоизлучателем типа ЗП на выходе. Но при обычном включении пьезоизлучателя - между нулевой шиной и выходом тонального генератора — громкость его звучания редко бывает достаточной, особенно - в низковольтной аппаратуре.
На рис. 112 приведена схема звукового генератора с парафазньш возбуждением ЗП, при котором мощность акустического сигнала увеличивается вчетверо.
Частота генератора f@0,5·10^6/ (R1+R2)C1 (R - в кОм, С1 - в нФ, f - в Гц) регулировкой резистора R2 может быть выведена на fрез - частоту механического резонанса пьезоизлучателя, что также заметно скажется на громкости его звучания.
Собранный на логических элементах КМОП-микросхем серий К 176, К561, 564 и др., генератор может быть настроен в резонанс практически с любым пьезоизлучателем. Он быстро возбуждается, формируя, при необходимости, и 3...5-миллисекундные «щелчки».
Ток, потребляемый генератором в паузе (на входе - 0), составляет доли микроампера, при возбуждении (на входе - 1) - 1...2 мА.
Отдача ЗП заметно увеличится, если он будет отделен от возбудителя буферными элементами. Это связано с улучшением условий возбуждения генератора, уменьшением длительности его фронтов. В качестве буферных могут быть использованы свободные элементы той же микросхемы, но лучше взять КМОП-элементы с низкоомными каналами, например, инверторы микросхемы К561ЛН2 (рис. 113). Генератор с еще более низкоомным выходом можно построить так, как показано на рис. 114.
Мощность сигнала, излучаемого ЗП, возрастет еще, если последовательно с ним включить катушку индуктивности L1 (на рис. 113 и 114 показана пунктиром).

Рис. 113. Генератор с буферными элементами

Рис. 114. Генератор повышенной мощности
Если L1 выбрать так, чтобы на частоте механического резонанса возник и электрический резонанс (по электрическим характеристикам ЗП близок к конденсатору емкостью 30...100 нФ), т.е. взять L1@2,5·10^10 / (fрез^2)·Cзп где: L1 - в мГн; Сзп - емкость ЗП - в нФ, fрез - в Гц, то напряжение на ЗП может Значительно превысить напряжение питания микросхем с соответствующим увеличением излучаемой им мощности Рвых (Рвых пропорциональна квадрату напряжения, прилаженного к ЗП). Этот эффект будет особенно заметен в генераторах, имеющих малое выходное сопротивление, поскольку оно входит в последовательный L1Cзп - контур и, наряду с потерями на излучение, определяет его добротность.

и пр. хорошо известны по

4.13. Электронный «кубик»
Монеты, кости, барабаны, различные экзотические механизмы с шарами и пр. хорошо известны по многочисленным лотереям, играм, жеребьевкам и т.п. Их назначение состоит прежде всего в том, чтобы в процедуре, исключающей приоритет, выбрать одно событие из N равновозможных. Но устройство такого назначения может быть выполнено и без применения механических средств*.
На рис.115 приведена принципиальная схема электронного датчика случайных чисел, в котором NО{2, 3,..., 62, 63} - т.е. N может быть любым числом из этого множества.
Элементы DD4.1 и DD4.2 составляют триггер. При нажатии кнопки SB1 он переходит в состояние, при котором на выходе элемента DD4.1 появляется 1 — напряжение высокого уровня. Оно сохраняется до тех пор, пока импульс с выхода элемента DD5.2, возникающий в момент отпускания кнопки, не возвратит триггер в исходное состояние.
Элементы DD4.3 и DD4.4 и кварцевый резонатор ZQ1 составляют генератор, возбуждающийся при появлении напряжения высокого уровня на входе (выв. 13) элемента DD4.3. Десятичный счетчик, выполненный на микросхемах DD1 и DD2 и работающий синхронно с двоичным счетчиком DD3, - демонстрационный: его состояние отображает табло, составленное из люминесцентных индикаторов HG1 и HG2. Резистор R6 и набор диодов VD1...VD6 составляют конъюнктор — схему, реализующую логическую функцию «И». Какие именно входы этого «И» будут активизированы, зависит от перемычек на контактном поле XX. В соответствии с «весами» разрядов счетчика DD3 этими перемычками выставляют желаемую величину N.
Так, задействованный на схеме набор перемычек соответствует N=4+32=36. Легко видеть, что при переходе счетчика DD3 в состояние «36» (100100) на выходе элемента DD5.4 возникает импульс, возвращающий все счетчики устройства в исходное состояние. Этому состоянию будут соответствовать «0» на всех выходах счетчика DD3 и «1» на тех выходах демонстрационных счетчиков DD1 и DD2, которые потребуются для изображения символа «0» на индикаторах HG1 и HG2. При N=36 последовательность состояний в счетчиках будет: 0, 1, 2,..., 34, 35, 0, 1, 2,...

На рис. 115 справа внизу показаны и некоторые другие позиции контактных перемычек на поле XX.
Каков принцип формирования случайных чисел в этом автомате? При нажатии кнопки SB1 включается генератор и счетчики делают множество «оборотов» - полных по модулю N циклов. При отпускании кнопки счет прекращается и на счетчиках остается «хвост» - младшие разряды общего числа импульсов, поступивших за это время на их С-входы. Они и высвечиваются на табло. Процедура похожа, очевидно, на бросание монеты.
В устройство могут быть, конечно, внесены изменения. Люминес- центные индикаторы можно заменить светодиодными, подключив

Рис. 115. Электронный «кубик»
их сегменты к выходам демонстрационных счетчиков так, как это показано на рис. 116. Кварцевый генератор тоже не обязателен. Его может заменить RC-генератор, возбуждающийся на частоте не менее 25 кГц (кварцевый резонатор заменяют конденсатором емкостью 2000 пФ, сопротивление резистора R4 уменьшают до 2...3 кОм).
Конечно, не предел здесь и N=63. Заменив шестиразрядный счетчик DD3 более длинным (например, двенадцатиразрядным К1561ИЕ20) и дополнив диодно-резисторный «И» еще одним диодом, можно довести N до 99. А введя еще один демонстрационный счетчик и индикатор (на «сотни») и увеличив общее число диодов в «И» до десяти, можно построить «кубик» с тысячью «граней» (N=999).
Электронный «кубик» не требует наладки. Но в равновероятности генерируемых им чисел полезно убедиться, набрав многочисленными пробами достаточный для этого материал.
Одно из возможных применений такого генератора - формирование кодового числа для охранной системы. Установив N=10 и «бросив» электронный «кубик» М раз, получим М-разрядное десятичное число-код. В нем не будет никаких особенностей - ни размера обуви, ни года рождения, ни номера паспорта, ни числа «п» или «е», ни температуры абсолютного нуля, ни каких-либо других удобных для владельца - и для электронного «взломщика» тоже! — чисел. Узнать, «расколоть» полученное таким образом число можно лишь методом проб и ошибок, перебором.А такого рода попытки нетрудно обнаружить и пресечь в самом их начале.
*) Важную роль в таких устройствах играет, конечно, наглядность выбора, его очевидная равновероятность. Электронные устройства в этом отношении уступают механическим. И не только в наглядности, которую так или иначе можно имитировать. В них особенно легко встраивается и непросто обнаруживается тайный приоритет.

Принципиальная схема регулятора показана на

4.14. Регулятор яркости в торшере
Принципиальная схема регулятора показана на рис. 117. Ключевой его элемент - тиристор VS1, фаза включения которого в каждом полупериоде зависит от постоянной времени цепи (R1+R2)C1.
Устройство позволяет изменять в широких пределах яркость лампы мощностью до 200 ватт. Вообще его нагрузкой может быть любое устройство соответствующей мощности, не содержащее скольконибудь заметной индуктивности: паяльник, кипятильник и т.п..
Если диодный мост КЦ405А заменить другим, с большими рабочими токами, то нагрузку можно увеличить, в пределе - до 2 кВт. Тиристор и диоды моста в таком случае потребуется поставить на теплоотводы.

Рис. 117. Тирисгорный регулятор в торшере

Как правило, аккумулятор заряжают током

4.15. Зарядное устройство
Как правило, аккумулятор заряжают током I=0,1 E (I - в амперах, Е - емкость аккумулятора - в амперчасах) в течении 15 часов. Это нормальный, стандартный режим зарядки для большинства аккумуляторов*. На рис. 118 приведена принципиальная схема устройства, выдерживающего этот режим автоматически.
Здесь DD1, ZQ1 и др. - генератор импульсов, период следования которых равен 1 мин. Если элемент DD3.3 разблокирован (лог. 1 на его входе 9), то число N в счетчике DD2 будет ежеминутно увеличиваться на одну единицу. Пока N<904 (15 часов 4 минуты), на выходе диодно-резисторного дешифратора VD3-VD6, R4 сохраняется напряжение, близкое к нулю (лог. 0), на выходе DD3.4 - напряжение, близкое к напряжению питания микросхем (лог. 1), и через открытый до насыщения транзистор VT2 генератор зарядного тока (на рис. 118 он обведен штрих-пунктиром) будет подключен к +U, источника питания.
Ток Iз - зарядный ток аккумулятора - зависит от сопротивления резистора R10; Iз@2,7/R10 (Iз - в амперах, R10 - в омах). Так, если Iз=0,35 А (заряжается аккумулятор типа НКБН-3,5), то сопротивление резистора R10 должно быть: R10=2,7/0,35@7,7 Ом (мощность, которая будет рассеиваться на нем, - Pr10=(Iз^2)·R10=(0,35^2)·7,7@1 Вт). А если Iз=0,045 А (таким током заряжают аккумуляторы типа ЦНК-0,45), то R10=2,7/0,045=60 Ом (Рк10<0,25 Вт).

Рис. 118. Зарядное устройство
Зарядный ток Iз останется неизменным на протяжении всех 15-ти часов при условии, что Uип-Uак max>6 В, где Uак max - напряжение на аккумуляторе в конце зарядки. Так при зарядке 6-вольтного аккумулятора типа НКН (для его пяти банок Uак max@5·1,5=7,5 В) напряжение источника питания должно быть Uипі13,5 В (7,5+6). Однако не следует брать Uип с очень большим превышением над Uак max, так как мощность, рассеянная на транзисторе VT3 - Р=Iз(Uип-Uак) - может привести, при недостаточном теплоотводе, к его перегреву.
Процесс зарядки прекратится по достижении N=904. Напряжение низкого уровня, возникшее на выходе DD3.4, отключит генератор зарядного тока и заблокирует (лог. О на входе 9 DD3.3) канал передачи сигнала от DD1 к DD2. В этом положении зарядное устройство останется до следующего старта системы - до нажатия кнопки SB1, которое установит счетчики DD1 и DD2 в исходное состояние.
*) В этом режиме аккумулятор получает от источника 150% своей номинальной разрядной емкости.

Для длительной записи значений медленно

4.16. Электронный «самописец»
Для длительной записи значений медленно меняющихся величин издавна пользуются механическими самописцами. И сегодня еще можно увидеть термограф или барограф с барабаном, медленно вращаемым часовым механизмом, и пером, что-то вычерчивающим на его поверхности. Однако в наше время такого рода задачи могут решаться без применения механических средств.
На рис. 119 изображена принципиальная схема электронного «самописца». Он способен в течение суток через каждые десять минут (144 отсчета) запоминать двуразрядое десятичное число (любое из 100 возможных значений измеряемой величины) и воспроизводить записанное на своем табло.
Из того, что кажущуюся непрерывной механическую запись мы заменяем здесь дискретной электронной, вовсе не следует, что это ведет к потере точности. Ограниченная погрешностями механическая запись (уже отличающаяся от того, что должно быть записано)также не позволяет вести отсчет произвольно малым шагом. Поэтому важно лишь, чтобы принятое электронное квантование не было слишком грубым.
Запоминающее устройство (ОЗУ) «самописца» составлено из восьми КМОП- микросхем DD1-DD8. Микросхемы DD1-DD4 служат для записи младшего разряда числа в двоично-десятичном коде,
a DD5-DD8 — старшего. Адрес выбранной ячейки памяти определяется состоянием адресного счетчика DD14, DD15. Синхронно с этим счетчиком работают часы, собранные на микросхемах DD11-DD13. Показания времени выведены на табло, составленное из индикаторов HG3-HG5 (HG3 - десятки минут, HG4 - часы, HG5 - десятки часов).
Временная дискретность записи задана счетчиком DD16 с встроенным генератором, работающим на частоте кварцевого резонатора ZQ1, и счетчиком DD17. Счетчик DD18 формирует управляющие импульсы, смещенные во времени один относительно другого в пределах одного такта.
Число, считанное из ОЗУ (с выводов 13 микросхем ОЗУ), дешифраторы DD9, DD10 поразрядно преобразуют в код семисегментного индикатора. Оно высвечивается индикаторами HG1 (младший разряд) и HG2 (старший).

Управление прибором несложно. Включив питание и установив переключатель SA1 в положение «Запись», входной датчик переводят в нулевое состояние (уровень 0 должен быть на входах всех ОЗУ) и дважды нажимают на кнопки «Стирание памяти» и «Пуск» одновременно. Длительность каждого нажатия не менее 0,15 с - этим очищают память от предыдущих записей. Затем переключатель SA1 переводят в положение «Чтение» и несколькими нажатиями кнопок SB1 и SB2 устанавливают на часах «самописца» текущее время. В этом положении проверяют состояние памяти: она чиста, если после нажатия на кнопку «Пуск» часы покажут то же самое время. Вернув переключатель. SA1 в положение «Запись» и разблокировав датчик, нажимают на кнопку «Пуск». С этого момента «самописец» начинает работать в автоматическом режиме: отсчитывает десятиминутные интервалы и в конце каждого из них записывает поступившую информацию в очередную ячейку памяти. Через сутки он прекратит запись.
Установив теперь переключатель SA1 в положение «Чтение», мы увидим на индикаторах HG3-HG5 время начала записи и, нажав кнопку «Пуск», прочтем на индикаторах HG1 и HG2 значение первого отличного от нуля записанного числа, а на индикаторах HG3- HG5 - время его записи. Следующим нажатием на кнопку «Пуск» выводят на индикаторы значение и время записи следующего ненулевого числа, и так далее. Чтение циклично, т.е. от последней записи «самописец» вновь переходит к первой; таким образом содержимое памяти может быть прочитано не один раз. Перейти к чтению

Рис. 119. Электронный «самописец»
записанного можно и до истечения суточного цикла записи. Преобразователь включается в режиме «Чтение» ключом, собранным на транзисторе VT3.
Трансформатор Т1 изготавливают так, как описано в «Преобразователе для питания люминесцентных индикаторов» (см. с. 136).
Для подавления импульсных помех, распространяющихся по цепям питания, на печатной плате прибора следует предусмотреть место для оксидного конденсатора емкостью 100 мкФ или более, и трех-четырех конденсаторов типа КМ-б 0,22 мкФ, размещенных в разных Местах платы (на рис. 119 не показаны).

Многие современные измерительные приборы, содержащие аналого-цифровые преобразователи (АЦП), формируют результаты измерений в двоично-десятичном коде. При введении их в «самописец» нужно лишь обратить внимание на электрическое согласование выходов измерительного прибора и входов «самописца»: лог. О должен представляться напряжением 0...0,4 В, а лог. 1 - напряжением, близким к напряжению питания «самописца».
Источником информации может быть не только измерительный прибор с АЦП. На рис. 120 изображена принципиальная схемасчетчика, суммирующего элементарные события - замыкания контактного датчика SF1. В конце каждого десятиминутного интервала очередная сумма переписывается в память «самописца» и счетчик возвращается в нулевое состояние сигналом Uобн - коротким импульсом «единичной» амплитуды, снимаемым с выхода 4 (выв. 10) счетчика DD18 «Самописца» (рис. 119). Во избежание переполнения (циклического счета) счетчика, введена цепь VD1, VD2, R4: при появлении в DD1- DD2 числа «99» на входе 6 DD3.2 устанавливается 0 (напряжение низкого уровня на выходе 15 счетчика К176ИЕ2 устанавливается лишь в позиции «9»), прерывающий дальнейший счет.
Во многих случаях информация о числе событий в единицу времени на протяжении суток может представлять определенный интерес. В варианте с контактным датчиком «самописец» использовался

Рис. 120. Счетчик событий
для измерения суточной активности животных. Со счетчиком Гейгера он становился радиационным контролером, фиксировавшим колебания уровня радиации в районе своего расположения. А контролируя нейронную активность животного (на входе счетчика - усилитель с микроэлектродом), давал в руки экспериментатора количественные ее показатели. Возможны, конечно, и другие источники информации.
Общее время записи и длительность временного интервала могут быть, конечно, другими. Если вход С счетчика DD17 (см. рис. 119) подключить к выходу S1 (выв. 4) счетчика DD16, то общее время записи сократится до 24 мин, а временной интервал - до 10 с. Длительность записи можно и увеличить.Заменив счетчик DD17 делителем частоты с коэффициентом деления 1440, а часы «самописца» - на календарь и соединив оба входа элемента DD21.2 с выходом 8 (выв. 11) счетчика DD15, получим прибор, способный более восьми месяцев вести ежесуточную запись.
Можно значительно увеличить и объем памяти «самописца», заменив, например, микросхемы К176РУ2 на имеющие такую же структуру, но значительно более «емкие» (в 16 раз) микросхемы типа К537РУ2.
Для того, чтобы при случайном отключении источника питания информация не была потеряна, рекомендуется встроить в прибор резервный источник с напряжением на 1...2 В меньше основного. Основной и резервный источники подключают к шине +9 В через диодную сборку, выполненную на германиевых диодах.
Ток, потребляемый «самописцем» в режиме записи, не более 0,4 мА, в режиме чтения - 26 мА.

то на другом краю земли

4.17. Телефонный блокиратор
Поговорить с кем- то на другом краю земли за чужой счет не составляет большого труда: наши телефонные линии доступны почти кому угодно. Однако можно значительно затруднить эту форму воровства.
Очевидно, воспользоваться чужой телефонной линией не удастся, если трубка снята и владелец сам ведет телефонный разговор. Тогда напрашивается простой, казалось бы, способ защиты: на время своего отсутствия оставлять трубку телефона снятой. Но это может кончиться тем, что линия будет отключена на телефонной станции.
Можно сконструировать устройство, которое в норме не будет нагружать телефонную линию, а при криминальных подключениях к ней тут же введет в нее нагрузку, имитирующую режим снятой трубки. На рис. 121 приведена принципиальная схема такого устройства*.
В дежурном режиме работы - телефонная трубка не поднята ни на основном, ни на «криминальном» аппарате - конденсатор С1 заряжается через резистор R1 до напряжения на стабилитроне VD5 (+5 В). Таким образом формируется напряжение питания микросхемы DD1. Резисторы R6 и R7 подобраны так, что напряжение на входах инверторов DD1.1, DD1.2 в этом случае достигает значения, соответствующего лог. 1, и, соответственно, напряжение на их выходах будет близко к нулю (лог. 0). На выходе инвертора DD1.4 также, очевидно, установится низкое напряжение (на входе DD1.3 - лог. 0) и транзисторы VT2 и VT1 будут закрыты. Ток, потребляемый блокиратором в этом режиме, не превышает 0,2 мА.
В режиме блокировки - при снятой трубке на любом из телефонных аппаратов - напряжение на входах инверторов DD1.1, DD1.2 уменьшится до уровня лог. 0 и на их выходах появится, соответственно, лог.1 - +5 В. В течение R9·C2=40...50 с это напряжение будет приложено и ко входу инвертора DD1.3. После двойной инверсии на выходе DD1.4 установится напряжение +5 В, которое откроет транзистор VT2, а он - транзистор-ключ VT1. В результате

Рис. 121. Блокиратор телефонного набора
телефонная линия окажется зашунтированной резистором R2 и напряжение на ней уменьшится до величины, При которой набор номера становится невозможным.
Шунтирование будет продолжаться 40...50 с. Если «криминальная» трубка остается снятой, то ничего не происходит до попытки набрать номер: первые же прерывания номеронабирателя приведут к повторному шунтированию телефонной линии. Если трубка будет опущена, то напряжение на линии достигнет 60 В и устройство перейдет в свой обычный дежурный режим.
Микросхему DD1 можно заменить на К561ЛА7, К561ТЛ1, а сгруппировав соответствующим образом «лишние» инверторы на К561ЛН2. При замене транзисторов нужно иметь в виду, что они должны быть достаточно высоковольтными: при вызывном сигнале напряжение в линии достигает 90 В и более. В качестве VT1 годятся КТ851Б, КТ3157А, КТ9115А; на месте VT2 - КТ604, КТ605, КТ850 (Б и А).
Устройство блокирует работу любого телефонного аппарата, в том числе и своего. По возвращении домой блокиратор отключают, а для борьбы с телефонными, ворами используют другие средства.
*) Блокиратор является модификацией описанного в [З].

Диагностически удобным признаком, позволяющим судить

4.18. Прибор для проверки зрения
Диагностически удобным признаком, позволяющим судить о состоянии зрения, является способность глаза замечать быстрые изменения тестовой «картинки» [4]*.
На рис. 122 приведена принципиальная схема светогенератора, формирующего красно-черные и зелено-черные меандры (светодиод АЛС331АМ) различной частоты, которая тут же и измеряется.
Задающий генератор прибора выполнен на элементах DD5.3, DD5.4, R3, R4, С1. Он возбуждается на частоте Fз@1/2(R3+R4)C1. Счетчик DD2 понижает F в 4 раза - этот сигнал (выв. 4) поступает на измерительный блок DD3, DD4, HG1 - и в 64 раза (сигнал на выв. 12) - до рабочей частоты самого светогенератора.
Интервал времени, на котором производится измерение частоты, - 64 мс. Он формируется генератором, частота которого задана и стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1 (DD5.1, DD5.2 и др.). Счетчиком-делителем DD1 эта частота понижается до величины,

Рис. 122. Прибор для проверки зрения
при которой на выходе Q12 DDL возникает «единичный» импульс нужной длительности**.
Легко видеть, что измеряемая частота в 16 раз выше частоты следования самих «световых» меандров. Это позволило ускорить измерение, сделать его следящим (задержка менее 0,25 с).
При включении прибора все его счетчики устанавливаются в нулевое состояние импульсом, длительность которого близка R6-C2sO,5 с. Каждое элементарное измерение частоты начинается с появления на выходах Q12 и Q13 счетчика DD1 стартовой комбинации «11». Ее фронтом счетчики DD3 и DD4 устанавливаются в нулевое состояние (длительность импульса на их R-входах - R5·C3@10 мкс), а на входе элемента DD6.2 появляется сигнал «1», разрешающий счет. Это будет длиться до тех пор, пока на выходе Q12 не возникнет «0» (это произойдет через 64 мс). С этого момента и до начала следующей стартовой комбинации на табло HG1 будет демонстрироваться результат только что проведенного измерения. (Введение в стартовую комбинацию сигнала с выхода Q13 позволило увеличить длительность показа на табло результата измерения втрое.)

Переключателем SA1 устанавливают цветность меандра: либо «красно-черный», либо «зелено-черный». Яркость свечения светодиода в обоих этих режимах устанавливают (если это представляется нужным) подбором сопротивления резисторов R10 и R11.
Все постоянные резисторы в приборе - типа МЛТ-0,125; переменный R4 - линейный (тип А), с удобной ручкой . Конденсаторы С1...С4 - КМ-6 или им подобные, С5 - К50-35 и др. Транзисторы VT1, VT2 - практически любые p-n-p. Поскольку один из элементов микросхемы DD6 здесь не используется, его входы нужно соединить с «+» источника питания или с «землей».
Из четырех разрядов табло ИЖЦ5-4/8 здесь используются лишь два. Это может быть, конечно, любая пара, но лучше смотрятся смежные разряды (на рис. 122 закоммутированы два младших разряда этого табло).
Светодиод HL1 рекомендуется сделать выносным, смонтировав его в глубине зачерненной воронки, которую прикладывают к глазу так, чтобы светодиод оказался бы в поле центрального зрения. (Периферическое зрение, обладающее, кстати, значительно меньшей инерционностью, относится к другим «сферам» зрительного тракта и особого интереса здесь не представляет.)
Инерционность нормального глаза довольно мала: красные мелькания светодиода он перестает замечать лишь на частотах 40...42 Гц, зеленые - еще на 2...3 Гц выше. Понижение частоты, при которой глаз перестает замечать мелькания, до 35...30 Гц и значительное расхождение частот для красного и зеленого - повод для обращения к врачу.
*) Мы не касаемся здесь, конечно, медицинских аспектов этой диагностики.
**) На самом деле здесь был бы нужен импульс длительностью 62,5 мс (1/16 с). Но ошибка (+2,5%) достаточно мала и мы ею пренебрегаем.

по самому своему назначению узел

4.19. Экономичный стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения - по самому своему назначению узел вспомогательный - в микромощных устройствах нередко оказывается основным энергопотребителем. На рис. 123 приведена принципиальная схема стабилизатора, обладающего малым собственным энергопотреблением.
Его основные параметры:

Напряжение на выходе Uст	.5...10 В
Минимальное напряжение на входе Uвх min	Uст+(0,03...0,1) В
Потребляемый ток	30...50 мкА
DUст/DUвх	0,03%
DUст/DT	0,3%/ °с

Отличительная особенность стабилизатора - бестоковое формирование опорного напряжения: в качестве своего рода «стабилитрона» в нем использован п-канальный полевой транзистор с изолированным затвором, работающий в режиме обогащения. Транзистор резко изменяет свою проводимость при напряжении на затворе, близком к пороговому.
Стабилизатор имеет динамический самозапуск: при подключе нии источника питания транзистор VT1 открывается как ключ на время t@R2·Cl. Оно должно быть достаточным для того, чтобы напряжение на конденсаторе С2 достигло 3...3,5 В. Запуск будет устойчивым во всех режимах, если R2·C1>(2...3)Rи·C2, где Rи - внутреннее сопротивление источника питания в состоянии, близком к истощению.
Ток нагрузки стабилизатора может изменяться в достаточно широких пределах - от нескольких десятков микроампер до 20...30 мА.

Рис. 123. Экономичный стабилизатор напряжения
Его предельные значения зависят в основном от теплового режима и тока Iк0 транзистора VT1.
Сопротивление изоляции конденсатора С1 должно быть не менее 50 МОм. Выводы незадействованных транзисторов в DD1 можно оставить свободными.
Стабилизатор способен работать и в обычном режиме статического самозапуска, В этом случае надо лишь зашунтировать транзистор VT1 резистором (на схеме - RS), Его сопротивление рассчитывают, исходя из неравенства;
Rн[(Uвх max/Uст) -1]<R8 < Rн[(Uст/3,5)-1], где Rн - сопротивление нагрузки, кОм; Uвх max- напряжение свежего источника питания, В; Uст - напряжение на выходе стабилизатора, В.
Так, при Uвх max=9 В (свежий «Корунд»), Uст=6 В и Rн=4 кОм (гетеродин приемника) имеем 2 кОм < R8 < 2,85 кОм, и номинал шунтирующего резистора может быть любым в этих пределах. Собственный ток такого стабилизатора не превысит 0,04 мА.
Но это условие выполнимо не при любых сочетаниях Uвх max, Uст, Rн, соответственно, стабилизатор не всегда может быть переведен в режим статического самозапуска.
При статическом самозалуеке стабилизатора резистор R2 и конденсатор С1 в работе стабилизатора не участвуют и могут быть удалены. Цепь сток-исток транзистора VT2 следует разорвать, отключив вывод 12 микросхемы.

Радиолюбителю-конструктору. Практические схемы

5. ИЛЛЮСТРИРОВАННЫЙ ОБЗОРЖУРНАЛЬНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

В этот раздел отобраны наиболее интересные, по мнению составителя, конструкции других авторов.

5.1. Три металлоискателя на микросхемах

5.2. Светотелефон на ИК лучах

5.3. Датчик колебаний кузова

5.4. Эхолот рыболова-любителя

5.5.Управляемый делитель на p-i-n диодах

5.6. Предварительный делитель частоты

5.7. Еще один телефонный усилитель

5.8. Ультразвуковой автосторож

5.9. «Люстра Чижевского» - своими руками

5.10. Электронный предохранитель

5.11. Стоп-сигнал под надежным контролем

5.12. Ультразвук против грызунов

5.13. Шпионские страсти

5.14. Световой сигнализатор телефонных звонков

5.15. Простой автосторож

5.16. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети

5.17. Два телефона на одной линии

5.18. Устройство тонального вызова для радиостанций

Идея металлоискателей проста. При сравнении

5.1. Три металлоискателя на микросхемах.
(Скетерис Р., Радио, 1990. №8, с. 33-35)
Идея металлоискателей проста. При сравнении частот двух генераторов - образцового, имеющего частоту f0, и LC-генератора

Рис. 124. Металлоискатель с рабочей частотой 100 кГц
с большой катушкой индуктивности, частота fс которого зависит от попадающих в ее поле металлических предметов, будет изменяться разностная частота F=fс-f0 Если F привести в диапазон звуковых частот, то ее изменения легко обнаруживаются на слух.
На рис. 124 изображена принципиальная схема металлоискателя, работающего на относительно низкой частоте - 100 кГц. На элементе DD1.1 собран образцовый генератор, а на элементе DD1.2 - перестраиваемый. Колебательный контур образцового генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов C1, C2, СЗ и С6, перестраиваемого - из поисковой катушки L2 и конденсаторов С4, С5 и С7.
На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний. С нагрузки этого узла - переменного резистора R5 - сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, работающего в режиме линейного усилителя, а усиленное им напряжение - на головные телефоны BF1.
Каркасом поисковой катушки L2 служит кольцо диаметром 250 мм, согнутое из винипластовой трубки, имеющей внешний диаметр 15 и внутренний 10 мм. Катушку наматывают проводом ПЭЛШО 0,27. Она имеет 100 витков. Для удобства намотки винипластовая трубка может иметь продольный разрез. После укладки витков катушки трубку обматывают лентой из алюминиевой фольги, которая нужна здесь как электростатический экран. В этом экране обязательно должен быть сделан разрыв, иначе он станет шунтирущим L2 короткозамкнутым витком. Для защиты поисковой катушки от механических повреждений ее обматывают двумятремя слоями ленты ПВХ. На рис. 125 показан внешний вид изготовленной таким образом катушки. Имеющееся на ней гнездо предназначено для штанги-удлинителя, который может существенно облегчить некоторые работы, например, сканирование поверхности земли.
Катушку L1 наматывают на кольцевом сердечнике 600НН К8х6х2.
Она содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14.

Рис. 125. Поисковая катушка металпоискателя

Рис. 126. Металлоискатель с рабочей частотой 300 кГц
Элементы прибора размещают на плате, которую помещают в металлическую коробку-экран. Удлинитель, если он есть, также должен быть металлическим. Его можно изготовить, например, из дюралюминиевой лыжной палки.
Налаживание металлоискателя сводится к настройке его генераторов на частоту примерно 100 кГц. Перестраиваемый генератор настраивают подбором конденсатора С4, образцовый - конденсатора C2 (при C1, находящемся в среднем положении). При отсутствии металла в поле поисковой катушки разностная частота F должна быть в пределах 500...1000 Гц.
Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету на глубине до 6 см, а крышку канализационного люка - до 0,6 м.
Несколько большей чувствительностью обладает металлоискатель, принципиальная схема которого показана на рис. 126. Образцовый генератор настраивают на частоту около 300 кГц конденсатором C1, перестраиваемый - подбором конденсатора C2.
Катушку образцового генератора наматывают на кольцевом сердечнике 600НН К8х6х2 проводом ПЭЛШО 0,2. Она содержит 50 витков.
Поисковая катушка L2 имеет ту же конструкцию, что и в низкочастотном металлоискателе. Но ее диаметр - 200 мм, число витков - 50.

Рис. 127. Высокочастотный мвталлоискатель
Принципиальная схема еще одного металлоискателя показана на рис. 127. Его чувствительность еще выше, так как здесь контролируется расхождение значительно более высоких частот - образцового генератора, работающего на частоте 0,5...1 МГц, и 5...10 гармоники поискового генератора. Расстройка последнего, например, лишь на 10 Гц ведет к изменению частоты разностных колебаний на 50... 100 Гц.
Образцовый генератор металлоискателя выполнен на элементах DD2.1, DD2.2, ZQ1 и др., где ZQ1 - кварцевый резонатор на частоту f0=0,5..1 МГц, обеспечивающий высокую ее стабильность.
Контур перестраиваемого генератора (L1, C2, СЗ, VD1) должен быть настроен на одну из частот fc=к·f0, где кО{1/10, 1/9, 1/8, 1/7, 1/6, 1/5}.Ее подбирают конденсатором C2 (движок резистора R2 - элемент тонкой настройки генератора - должен быть в среднем положении).
Смеситель прибора выполнен на элементе DD1.4. Элементы DD1.3 и DD2.3 - буферные.
Поисковая катушка L1 имеет те же параметры, что и в металлоискателе с рабочей частотой 300 кГц.
Источником питания любого из этих металлоискателей может служить батарея типа «Корунд», аккумулятор «Ника» и т.п. Для контроля разностной частоты автор использовал наушники ТОН-2.

Для инфракрасного излучения воздушная среда

5.2. Светотелефон на ИК лучах.
(Поляков В., Радио, 1984, №12, с. 33...36)
Для инфракрасного излучения воздушная среда представляет собой своеобразный фильтр, о прозрачности которого можно судить по спектрограмме, показанной на рис. 128. Для волн «ближнего» ИК излучения - l=0,8...1,3 мкм - ее прозрачность остается достаточно высокой.
До самых недавних пор использование ИК диапазона для нужд связи сдерживалось отсутствием легко модулируемых излучателей. С появлением ИК диодов это препятствие исчезло.
На рис. 129 показана принципиальная схема приемопередатчика, работающего на длине волны 0,95 мкм ( lmax ИК диода АЛ107Б).
Как выяснилось, ИК диоды неплохо работают и в качестве приемников инфракрасного излучения. В этом случае питание на диод не подают: при засветке p-n перехода на нем возникает ЭДС, зависящая от его освещенности. Такая обратимость ИК диода позволяет существенно упростить оптико-механическую часть аппарата.
Поскольку входное сопротивление усилителя, снимающего сигнал с ИК диода, работающего на прием, должно быть достаточно большим, первый его каскад выполнен на полевом транзисторе VT1. Основное усиление сигнала происходит в усилителе, собранном на биполярных транзисторах VT2-VT4. Его коэффициент усиления Кu@10000.

Рис. 128. Поглощение ИК излучения в воздухе
Выходной каскад усилителя, выполненный на транзисторах VT5-VT8, обеспечивает раскачку динамической головки ВА1 на приеме и достаточную амплитуду колебаний тока в ИК диоде в режиме передачи. При переходе на передачу (переключатель S1 на рис. 129 показан в положении «прием») динамическая головка подключается ко входу усилителя

Рис. 129. Принципиальная схема ИК телефона
и используется в качестве микрофона. Усиленный в тракте VT2-VT8 сигнал вводится в ИК диод в виде тока звуковой частоты. Его уровень будет зависеть, очевидно, от напряжения на выходе усилителя и сопротивления резистора R8. Излучение ИК диода линейно связано с этим током и будет отслеживать его даже на самых высоких телефонных частотах (ИК диоды обладают достаточно высоким быстродействием).

Очень важным узлом ИК трансивера является его оптическая система. В качестве линзы, концентрирующей световой поток на ИК диоде в режиме приема и «сжимающей» его расходящееся излучение (~40°) в узкий луч в режиме передачи, используется линза от конденсора фотоувеличителя, имеющая диаметр D=70 мм и фокусное расстояние F=85 мм. Отношение D/F@1 рекомендуется сохранять, применяя и какие-либо другие линзы. Не рекомендуется использовать здесь так называемую просветленную оптику. Она просветлена лишь для спектра 0,4...0,7 мкм*.
Конструируя оптическую систему, принимают все меры к минимизации паразитной подсветки ИК диода. Пространство между диодом и линзой нужно наглухо закрыть коническим светонепроницаемым кожухом, а внешнюю подсветку линзы уменьшить надвинутой на нее блендой. Бленду можно изготовить из отрезка пластиковой или металлической тубы, имеющей внутренний диаметр чуть больше D.
Она должна быть возможно более длинной, во всяком случае не менее 2D. Внутреннюю поверхность бленды следует зачернить; лучше, если это покрытие будет матовым.
О других деталях ИК трансивера. Динамическая головка ВА1 - типа 0,1ГД-6, но можно взять и любую другую, имеющую сопротив- ление звуковой катушки в пределах 6...16 Ом. Транзисторы VT2- VT4 - практически любые структуры n-p-n - КТ315, КТ3102 и др. Резисторы R2, R3, R5...R11 - типа МЛТ; R1 - С3-14 или КИМ; R4 - подстроечный или регулировочный любого типа. Источник питания ИК телефона должен быть способен отдать ток 100 мА.
Для наладки прибора потребуется авометр. Включив аппарат на прием, измеряют напряжение Uk на коллекторах транзисторов VT7, VT8. Нужное здесь Uk=+1,5 В получают, изменяя сопротивление резистора R10. Затем проверяют напряжения на истоке транзистора VT1 (+1 В) и его стоке (+2 В). Этот режим устанавливают, изменяя сопротивление резистора R3. Теперь, направив телефон на освещенный предмет, можно услышать шум, а если свет электрический, то и фон переменного тока. Уличные фонари в вечернее время прослушиваются таким образом с расстояния в несколько сотен метров.

Переключив трансивер на передачу, измеряют ток в ИК диоде (чтобы не рвать цепь - по падению напряжения на резисторе R8). Он должен быть в пределах 30...40 мА, максимум - 50 мА. Его регулируют подбором резистора R8.
В заключение измеряют ток, потребляемый трансивером в режиме дежурного приема (10 мА) и при появлении сигнала корреспондента (до 30...40 мА при большой его громкости). В режиме передачи потребляемый трансивером ток должен быть 30...40 мА. Если нет перемодуляции, то он не будет зависеть от громкости сказанного в микрофон. Нужный уровень модуляции выставляют подбором резистора R7.
Для дальнейших экспериментов потребуется второй ИК телефон. Если расстояние между аппаратами невелико, то при приеме усилитель может перегружаться, что скажется на качестве передачи (в приемнике нет АРУ). В этом случае нужно так или иначе уменьшить уровень ИК несущей. Можно, например, задиафрагмировать линзу одного из аппаратов кольцом из черной бумаги.
Поскольку ширина диаграммы направленности ИК телефона близка к 1,5°, наводка их друг на друга представляет определенные трудности. Полезно снабдить аппараты хотя бы простыми визирами.
Лучшей наводке будет соответствовать наибольшая громкость принимаемого сигнала.
В дневное время дальность ИК линии связи достигает нескольких сотен метров. Ее ограничивает посторонняя засветка (прежде всего светлый фон за корреспондентом), увеличивающая уровень шума на приеме. В вечернее и ночное время она возрастает до 1,5 км.
*) Лучше, почти без потерь, фокусируют ИК излучение зеркала с внешним напылением.

Автомобильная охранная система редко обходится

5.3. Датчик колебаний кузова.
(Тимофеев С., Радио, 1996, № 10, с. 46)
Автомобильная охранная система редко обходится без датчика колебаний кузова.
Принципиальная схема одного из них показана на рис. 130, а. Здесь РА1 - микроамперметр М476/1 с утяжеленной стрелкой - чувствительный элемент датчика: при колебаниях стрелки на рамке прибора, перемещающейся в магнитном поле, возникает электрическое напряжение.
Корпус микроамперметра вскрывают по склейке острым лезвием. На конец стрелки надевают и аккуратно обжимают плоскогубцами небольшой груз - отрезок трубчатого припоя длиной 3...5 мм и диаметром 3 мм. На концы шкалы наклеивают демпферы-ограничители - кубики 5х5х5 мм, вырезанные из поролона. Проделав все это, склейку восстанавливают и микроамперметр готов к работе в новом своем качестве.

Рис. 130. Датчик колебаний кузова автомобиля
В автомобиле микроамперметр-датчик. крепят так, чтобы ось качания стрелки была расположена вдоль автомобиля, ее утяжеленный конец «смотрел» вниз.
Для усиления сигнала, снимаемого с рамки микроамперметра и приведения его к цифровому стандарту, служит аналого-цифровой компаратор DA1. Пороговое напряжение на нем выставляют резистором R3. Это делается для того, чтобы исключить реакцию датчика на малые колебания кузова, не имеющие криминальной первопричины. В зависимости от положения движка резистора R3 относительно точки максимальной чувствительности датчика компаратор будет реагировать на входной сигнал по-разному (см. осциллограммы U0вых и U1вых на рис. 130, б).
Ток, потребляемый датчиком при +Uпит=5 В, не превышает 1,5 мА. По энергоэкономичности предпочтительнее режим, соответствующий осциллограмме U1вых.

Не только рыболова, конечно. Электронный

5.4. Эхолот рыболова-любителя.
(Войцехович В., Федорова В.. Радио. 1988, №10, с. 32...36)
Не только рыболова, конечно. Электронный эхолот может быть полезен при самых разных подводных работах.
Эхолот может быть изготовлен в двух вариантах: с пределами измерения глубины до 9,9 м (в его табло - два люминесцентных индикатора) и 59,9 м (три индикатора). Прочие их характеристики одинаковы: инструментальная погрешность - не более ±0,1 м, рабочая частота - 170...240 кГц (зависит от резонансной частоты излучателя), мощность в импульсе - 2,5 Вт. Ультразвуковой излучатель он же и приемник эхосигнала - пластина из титаната бария диаметром 40 и толщиной 10 мм. Источник питания эхолотов - батарея типа «Корунд». Потребляемый ток - не более 19 и 25 мА (соответственно, в эхолотах для малых и больших глубин). Габариты эхолотов - 175х75х45 мм, масса - 0,4 кг.
Структурная схема, поясняющая работу эхолота, показана на рис. 131. Тактовый генератор G1 управляет взаимодействием узлов прибора и обеспечивает его работу в автоматическом режиме. Генерируемые им короткие (0,1 с) прямоугольные импульсы повторяются каждые 10 с. Своим фронтом эти импульсы устанавливают цифровой счетчик РС1 в нулевое состояние и закрывают приемник А2, делая его нечувствительным к сигналам на время работы передатчика.

Рис. 131. Структурная схема эхолота
Спадом тактовый импульс запускает передатчик А1 и излучатель BQ1 излучает в направлении дна короткий (40 мкс) ультразвуковой зондирующий импульс. Одновременно открывается электронный ключ S1 и колебания образцовой частоты от генератора G2 поступают на счетчик РС1.
По окончании работы передатчика приемник А2 открывается и приобретает нормальную чувствительность. Эхосигнал, отраженный от дна, принимается тем же BQ1 и закрывает ключ S1. Измерение закончено, на индикаторах счетчика РС1 высвечивается измеренная глубина*.
Очередной тактовый импульс вновь переведет счетчик РС1 в нулевое состояние и процесс повторится.
Принципиальная схема эхолота с пределом измерения глубины 59,9 м изображена на рис. 132.
Его самовозбуждающийся на частоте ультразвукового излучателя BQ1 передатчик выполнен на транзисторах VT8, VT9. Включением-выключением передатчика управляет модулятор - ждущий одновибратор (VT11, VT12 и др.), подающий через свой ключ (VT10) питание на передатчик в течение 40 мкс.
Транзисторы VT1, VT2 в приемнике усиливают принятый пьезоэлементом BQ1 эхосигнал, транзистор VT3 детектирует их, а транзистор VT4 усиливает продетектированный сигнал. На транзисторах VT5, VT6 собран одновибратор, обеспечивающий постоянство параметров выходных импульсов и порога чувствительности приемника. От прямого воздействия импульсов передатчика приемник защищается диодным ограничителем (R1, VD1, VD2).
В приемнике применено принудительное выключение одновибратора приемника с помощью транзистора VT7. На его базу через диод VD3 поступает положительный тактовый импульс и заряжает конденсатор С8. Открываясь, транзистор VT7 соединяет базу транзистора VT5 одновибратора приемника с «+» источника питания, предотвращая тем самым возможность его срабатывания от приходящих импульсов. По окончании тактового импульса конденсатор С8 разряжается через резистор R18, транзистор VT7 постепенно закрывается, и одновибратор приемника обретает нормальную чувствительность.
Цифровая часть эхолота собрана на микросхемах DD1-DD4. В ее состав входит ключ (DD1.1), управляемый RS-триггером (DD1.3, DD1.4). Импульс начала счета поступает на триггер от модулятора передатчика через транзистор VT16, окончания - с выхода приемника через транзистор VT15.
Генератор импульсов образцовой частоты (7500 Гц) собран на элементе DD1.2. Цепью R33, L1 он вводится в режим линейного усилителя, что создает условия для его возбуждения на частоте, зависящей от параметров контура L1 С 18. Точно на частоту 7500 Гц генератор выводят подстройкой L1.
Сигнал образцовой частоты через ключ поступает на трехразрядный счетчик DD2-DD4. В нулевое состояние его устанавливает фронт тактового импульса, поступающий через диод VD4 на R-входы этих микросхем.

Тактовый генератор собран на транзисторах VT13, VT14. Частота следования импульсов зависит от постоянной времени R28-C15.
Нити накала люминесцентных индикаторов HG1-HG3 питаются от преобразователя напряжения, выполненного на транзисторах VT17, VT18 и трансформаторе Т2.
Кнопка SB1 («Контроль») служит для проверки работоспособности устройства. При ее нажатии на ключ VT15 поступает закрывающий импульс и на табло эхолота появится какое-то случайное число. Через некоторое время тактовый импульс перезапустит эхолот, и, если он исправен, на табло возникнет число 88.8.
Все резисторы в эхолоте - типа МЛТ, конденсаторы - КЛС, КТК и К53-1. Транзисторы КТ312В и ГТ402И можно заменить на любые другие этих серий, МП42Б - на МП25„ КТ315Г - на КТ315В. Микросхемы серии К176 можно заменить на эквивалентные из серии К561. Если эхолот предполагается использовать на глубинах до 10 м, микросхему DD4 и индикатор HG3 можно не устанавливать.
Обмотки трансформатора Т1 намотаны проводом ПЭЛШО 0,15 на каркасе диаметром 8 мм с ферритовым (600НН) подстроечником диаметром 6 мм. Длина намотки - 20 мм. Обмотка I содержит 80 витков с отводом от середины, обмотка II - 160 витков.
Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом (3000НМ) кольце типоразмера К16х 10х4,5 Обмотка I содержит 2х180 витков провода ПЭВ-2 0,12, обмотка II - 16 витков провода ПЭВ-2 0,39.

Рис. 132. Принципиальная схема эхолота
Катушка L1 (1500 витков провода ПЭВ-2 0,07) намотана между щечками на каркасе диаметром 6 мм. Диаметр щечек - 15, расстояние между ними - 9 мм. Подстроечник - из карбонильного железа (от броневого магнитопровода СБ-1а).
К посеребренным плоскостям пластины излучателя сплавом Вуда припаивают тонкие выводы. Излучатель собирают в алюминиевом стакане диаметром 45...50 мм (донная часть корпуса оксидного конденсатора). Его высоту - 23...25 мм - уточняют при сборке. В центре дна стакана сверлят отверстие под штуцер, через который будет выведен коаксиальный кабель длиной 1...1,25 м, соединяющий ультразвуковую головку с электронной частью эхолота.

Пластину излучателя приклеивают клеем 88-Н к диску из мягкой микропористой резины толщиной 10 мм. При монтаже оплетку кабеля припаивают к штуцеру, центральный проводник - к выводу обкладки, приклеенной к резиновому диску, вывод другой обкладки излучателя - к оплетке кабеля. Собранный таким образом излучатель вдвигают в стакан. Поверхность пластины излучателя должна быть ниже кромки стакана на 2 мм. Стакан закрепляют строго вертикально и заливают до края эпоксидной смолой. После ее затведения торец излучателя шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой до получения гладкой плоской поверхности. К свободному концу коаксиального кабеля припаивают ответную часть разъема X1.
Для налаживания эхолота потребуется осциллограф и цифровой частотомер. Включив питание, проверяют работоспособность счетного устройства: если оно исправно, то индикаторы должны высвечивать число 88.8.
Работу передатчика проверяют осциллографом, работающим в режиме ждущей развертки. Его подключают к обмотке II трансформатора Т1. С приходом каждого тактового импульса на экране осциллографа должен появляться радиочастотный импульс. Подстройкой трансформатора Т1 (грубо - подбором емкости конденсатора С 10) добиваются максимальной его амплитуды. Амплитуда радиоимпульса на пьезоизлучателе должна быть не меньше 70 В.
Для настройки генератора образцовой частоты потребуется частотомер. Его подключают через резистор сопротивлением 5,1 кОм к выходу (выв. 4) элемента DD1.2 и, изменяя положение подстроечника в катушке L1 (грубо - изменением емкости конденсатора С18), выставляют нужные 7500 Гц.
Приемник и модулятор настраивают по эхосигналам. Для этого излучатель прикрепляют резиновым жгутом к торцовой стенке пластмассовой коробки размером 300х100х100 мм (для устранения воздушного зазора это место смазывают техническим вазелином). Затем коробку заполняют водой, выпаивают из приемника диод VD3 и присоединяют к выходу приемника осциллограф. Критерием правильной настройки приемника, модулятора и качества ультразвукового излучателя является число наблюдаемых на экране эхо - сигналов, возникающих вследствие многократных отражений ультразвукового импульса от торцовых (разнесенных на 300 мм) стенок коробки.Для увеличения видимого числа импульсов подбирают резисторы R2 и R7 в приемнике, конденсатор С 13 в модуляторе и подстраивают трансформатор Т1.
Вернув на место диод VD3, приступают к регулировке задержки включения приемника. Она зависит от сопротивления резистора R18. Этот резистор заменяют переменным на 10 кОм и находят такую его величину, при которой на экране осциллографа исчезают первые два эхосигнала. Это сопротивление и должен иметь резистор R18. После настройки число эхосигналов на экране осциллографа должно быть не меньше 20.
Для измерения глубины водоема нижнюю часть ультразвуковой головки погружают в воду на 10...20 мм. Лучше иметь для нее специальный поплавок.
*) Ее расчет прост: при скорости распространения звука в воде 1500 м/с, за 1/7500 с фронт сигнала, проделывающего двойной путь, переместится на 0,2 м; и, соответственно, младшая единица на табло счетчика будет соответствовать глубине 0,1 м.

Для электронной коммутации высокочастотных цепей

5.5. Управляемый делитель на p-i-n диодах.
(Шульгин Г., Радио, 1980, №9. с. 19)
Для электронной коммутации высокочастотных цепей применяют p-i-n диоды, собственное сопротивление которых в очень широких пределах зависит от протекающего через диод постоянного тока (тока смещения). Так, например, диоды КА509А при токе смещения Iсм =50 мА имеют динамическое сопротивление 0,25 Ом, а при Iсм =0 оно возрастает до сотен килоом. При этом динамическая емкость диода составляет 0,6...1 пФ. Такие характеристики p-i-n диодов позволяют им соперничать с обычными механическими переключателями (не считая, разумеется, возможности управлять ими на расстоянии).
Но p-i-n диоды можно использовать и в «плавных» ВЧ регуляторах. Принципиальная схема высокочастотного делителя напряжения, работающего в АРУ любительского трансивера, в его ВЧ и ПЧ цепях, изображена на рис. 133.

Рис. 133. Управляемый высокочастотный делитель на p-i-n диодах
В обычном состоянии (в режиме максимального усиления канала) транзистор V5 закрыт и ток, протекающий через p-i-n диоды V1 и V2, выводит их в режим минимального динамического сопротивления. При нагрузке Rн=1 кОм и токе в диодах 3 мА ослабление, которое внесет этот делитель на частоте 9 Мгц, составит 0,5 дб. А при Rн=75 Ом и токе 10 мА оно будет равно 1 дб на частотах от 1 до 30 Мгц.
По мере открывания транзистора V5 (напряжением АРУ) появляется и увеличивается ток в шунтирующих ВЧ сигнал p-i-n диодах V3 и V4 и уменьшается в проходных V1 и V2. Увеличение проходного сопротивления и уменьшение шунтирующего ведет к уменьшению ВЧ напряжения на выходе делителя. Максимальное его ослабление почти не зависит от сопротивления нагрузки и составляет 60 дб на частотах от 1 до 30 МГц
В делителе используются резисторы МЛТ-0,5, конденсаторы С1, СЗ-С9 - КМ-5, С2 - К53-1, дроссели L1-L3 - ДМ-0,1. При пайке p-i-n диода нужно обеспечить надежный отвод тепла от его корпуса.
Все элементы делителя размещают на печатной плате, которую тщательно экранируют.

предельная частота измерения не превышает

5.6. Предварительный делитель частоты.
(Головач С., Радио, 1997, Ns11, с. 57, 58)
Частотомеры, выполненные в КМОП-технике, имеют существенный недостаток - предельная частота измерения не превышает в них, как правило, нескольких мегагерц*. Делитель частоты, принципиальная схема которого приведена на рис. 134, позволит значительно расширить частотный диапазон таких частотомеров.
На ЭСЛ-элементах DD1.1, DD1.2, переведенных в линейный режим работы резисторами R3 и R5, и транзисторе VT1 собран широкополосный усилитель-ограничитель (в ограничителе - диоды VD1, VD2) с коэффициен- том усиления-около 36. Делитель частоты выполнен на двух быстродействующих десятичных счетчиках DD2 (ЭСЛ) и DD3 (ТТЛ).
Форсированный запуск транзистора VT1 по базе и эмиттеру увеличивает крутизну фронтов низкочастотных сигналов и компенсирует спад усиления в DD1.1, DD1.2, начинающийся с 130...150 МГц.
Цепь питания каждой микросхемы должна быть заблокирована конденсатором емкостью 0,047 мкФ (на схеме не показаны).
В делителе можно применять любые резисторы и конденсаторы. Их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 20%. Переключатель SA1 - П2К.

Рис. 134. Делитель частоты 1:100, fmax=250 Мгц
Диоды должны быть германиевыми: вместо Д9Б подойдут любые из Д9, а также Д18, Д20, ГД507А; вместо Д311 - Д312 и Д310. Транзистор КТ326Б может быть заменен на КТ326БМ или любым из КТ337, КТ347, КТ363, КТ3109.
В усилителе-ограничителе можно использовать микросхемы К500ЛМ101, К500ЛМ102, К500ЛМ109.
Наладка делителя сводится к подбору резисторов R3 и R5. Подав на частотомер синусоидальный сигнал с частотой 1 МГц, амплитудой 100 мВ и контролируя сигналы на выходах элементов DD1.1, DD1.2 осциллографом, добиваются симметричного их ограничения.
Сопротивление резистора R1 должно быть равно волновому сопротивлению подводящего кабеля.
Основные параметры делителя

Коэффициент деления	1:100
Полоса частот	0,5...250 МГц
Чувствительность	30 мВ
Входное сопротивление	50; 75 Ом
Напряжение питания	4,2...5,8 В
Потребляемый ток	47 мА

*) Становится высокочастотной и КМОП-техника. Так, в микросхемах серии КР1554 время переключения логического элемента составляет б... 10 нс, а максимальная частота сигналов на входах счетчиков, регистров, других автоматных микросхем может достигать 140 МГц (см. «Радио», 1995, № 9, с. 62).

Громкость телефонной передачи можно увеличить,

5.7. Еще один телефонный усилитель.
(Порошенко А., Радио, 1998, №3. с.43)
Громкость телефонной передачи можно увеличить, если вмонтировать в трубку телефона усилитель, принципиальная схема которого показана на рис. 135.
Здесь: VT1 - любой p-n-p транзистор серии МП; постоянные резисторы - МЛТ-0,125, переменный - от малогабаритного приемника; конденсатор С1 - К50-3, С2 - К50-6. Диодный мост можно составить и из других диодов, но обязательно германиевых.
Размещение этих элементов на печатной плате показано на рис. 136. Конденсатор С2 монтируют в положении «лежа».
Источником питания усилителя служит сама телефонная линия.

Рис. 135. Телефонный усилитель

Рис. 136. Печатная плата усилителя

в любой охранной системе, использующей

5.8. Ультразвуковой автосторож.
(Вилл В., Радио, 1996, №1, с. 52, 53)
Отсюда мы возьмем лишь генератор-излучатель, который может работать в любой охранной системе, использующей ультразвук.
На рис. 137 приведена принципиальная схема генератора, возбуждающего ультразвуковой пьезоизлучатель типа УМ-1, рекомендованная

Рис. 137. Ультразвуковой генератор

Рис. 138. Ультразвуковой генератор с частотной коррекцией
его изготовителями. Однако такой генератор нередко возбуждается не на основной частоте излучателя, а на значительно более высоких паразитных частотах. В этом случае на «микрофонном» УМ-1 (эти резонаторы имеют довольно узкую полосу пропускания и в продажу поступают подобранными в пары) сигнал, очевидно, будет просто отсутствовать.
В генераторе, принципиальная схема которого изображена на рис. 138, приняты меры к тому, чтобы пьезорезонатор возбуждался лишь на своей основной частоте. Он состоит из двух блоков - самовозбуждающегося генератора, выполненного на микросхеме DD1, и синхронизатора, в который входят частотоограничивающая цепочка R7C3 и усилитель ( VT1 и др.).
Транзистор VT1 - любой кремниевый, с коэффициентом усиления по току 50...300 и напряжением Uкэ нe менее 15 В (КТ315Г, КТ315Е, КТ3102А-КТ3102В, ряд других3). Микросхема К561ЛН2 может быть заменена одноименной из серий 564 или КР1561. Конденсатор С1 должен быть возможно более термостабильным (генератор с С1 из группы ТКЕ М75 уверенно «держал» резонансную частоту в температурном интервале +25...-20 °С). Подстроечный резистор R5 - типа СП5. Этот резистор обладает достаточно высокой стабильностью выставленного сопротивления.
Наладка генератора проста. Подключив к резистору R6 осциллограф и закоротивконденсатор СЗ, подстройкой резистора R5 выводят генератор в режим работы на основной частоте пьезоизлучателя (ему будет соответствовать резкое увеличение амплитуды колебаний на экране осциллографа). Сняв перемычку с конденсатора СЗ, убеждаются в работе синхронизатора: при довольно значительных изменениях сопротивления резистора R5 частота и амплитуда генерируемых колебаний должны оставаться практически неизменными.

и производственных помещениях отличается от

5.9. «Люстра Чижевского» - своими руками.
(Иванов Б., Радио, 1997, №1, с. 36, 37)
То, что воздух в наших жилых и производственных помещениях отличается от естественной воздушной среды, общеизвестно. Но не только загрязнением. Измерения показали, что если в воздухе лесных массивов и лугов содержится от 700 до 1500 отрицательных аэронов в одном кубическом сантиметре (иногда до 5000 ион/см^3), то в жилых помещениях их концентрация снижается подчас до 25 ион/см^3. Что, как выясняется, вовсе небезразлично для здоровья человека - ряд наших недомоганий связан именно с этим дефицитом.
В 20-х годах на важность аэроионного состава воздуха обратил внимание Александр Леонидович Чижевский (1897-1964), предложивший и способ его нормализации. Автор настоящей работы - Борис Сергеевич Иванов - занимается внедрением аэроионной техники в наш быт уже многие годы. Мы знакомим читателя с «люстрой Чижевского» его конструкции.
Основные узлы аэроионизатора - электроэффлювиальная «люстра» и преобразователь напряжения. В названии «люстры» отражен процесс образования аэроионов (эффлювий - истечение): с заостренных частей люстры с большой скоростью, обусловленной высоким напряжением, стекают электроны. «Налипая» на молекулы кислорода, они уходят от места своего образования, оказываятем самым влияние на аэроионный состав воздушной среды всего помещения.
От конструкции «люстры», размеров тех или иных ее деталей зависит эффективность работы аэроионизатора. Сделать ее «лучше», конечно, можно, но вот оценить результат - аэроионный состав излучаемого, его энергетику - вряд ли удастся.
Основа «люстры» - легкий металлический обод (например, обычное гимнастическое кольцо «хула-хуп») диаметром 750...1000 мм, на котором натягивают взаимно перпендикулярно с шагом 35...45 мм оголенные или облуженные медные провода диаметром 0,6... 1,0 мм. Эта клетчатая сетка, провисая, образует часть сферической поверхности (см. рис. 139). К узлам сетки припаивают иглы длиной не более 50 мм и толщиной 0,25...0,5 мм, например, булавки с колечком на конце.
Остро заточенный кончик иглы увеличивает рабочий ток «люстры» и уменьшает выход нежелательных здесь озона и окислов азота.
Под углом 120° к ободу «люстры прикреплены три медных провода диаметром 0,8...1,0 мм, которые спаивают между собой над

Рис. 139. Конструкция "люстры Чижевского"
центром обода. К этой точке будет подведено высокое напряжение, она же, связанная через изолятор с потолком или специальным кронштейном, будет и точкой подвеса «люстры». В качестве подвеса-изолятора можно взять рыболовную леску диаметром 0,5...0,8 мм. Ее длина должна быть не менее 150 мм.
К «люстре» подключают «-» источника питания напряжением не менее 25 кВ. Только при таком напряжении обеспечивается достаточная «живучесть» аэроионов, сохраняется их способность проникать и в легкие человека. Для помещений большого объема, например, спортивных залов, напряжение на «люстре» может достигать и 40...50 кВ (обязательное условие - отсутствие коронного разряда, который легко обнаружить по запаху озона).
Принципиальная схема высоковольтного преобразователя, прошедшего всестороннюю и многолетнюю проверку, приведена на рис. 140.
Во время положительного полупериода сетевого напряжения через резистор R1, диод VD1 и первичную обмотку трансформатора Т1 заряжается конденсатор С1. Тиристор VS1 при этом закрыт, так как отсутствует ток через его управляющий электрод (падение напряжения на диоде VD2 в этом режиме мало по сравнению с напряжением открывания тиристора).

Рис. 140. Высоковольтный преобразователь для питания "люстры"
При отрицательном полупериоде диоды VD1 и VD2 закрываются и между катодом и управляющим электродом тиристора возникает напряжение, достаточное для его открывания. Это ведет к тому, что конденсатор С1 разряжается через первичную обмотку трансформатора Т1 и на его повышающей обмотке возникает «пачка» двуполярных, быстро уменьшающихся по.амплитуде импульсов (колебательный процесс обусловлен здесь малыми потерями). Этот процесс повторяется в каждом периоде сетевого напряжения.

Умножитель напряжения - диоды VD3-VD6, конденсаторы С2-С5 - выполнен здесь по классической схеме.
Резистор R1 может быть составлен из трех параллельно соединенных резисторов МЛТ-2 3 кОм, a R3 - из трех-четырех последовательно соединенных МЛТ-2 общим сопротивлением 10...20 МОм*. Резистор R2 - МЛТ-2. Диоды VD1, VD2 могут быть и другими - с током не менее 300 мА и обратным напряжением не ниже 400 В (VD1) и 100 В (VD2). Диоды VD3-VD6 можно заменить на КЦ201Г(Д, Е). Конденсатор С1 - типа МБМ на напряжение 250 В, СЗ-С5 - ПОВ на напряжение не ниже 10 кВ, С2 - ПОВ на напряжение не менее 15 кВ. Тиристор VS1 - КУ201К(Л), КУ202К(Н). Трансформатор Т1 - катушка зажигания Б2Б (на 6 В) от мотоцикла.
Аэроионизатор монтируют так, как это принято в высоковольтных аппаратах - на изоляторах с хорошими поверхностями, с достаточно большими расстояниями между полюсами, гладкими пайками и т.п.
Аэроионизатор в наладке не нуждается. Изменить напряжение на его выходе можно подбором резистора R1 или конденсатора С1.
Простейший индикатор нормальной работы аэроионизатора - вата: небольшой ее кусочек должен притягиваться к «люстре» с расстояния 50...60 см. Для проверки напряжения на «люстре» можно воспользоваться, конечно, и электростатическим вольтметром. В бытовых «люстрах» рекомендуется установить напряжение в пределах 30...35 кВ.
При работе аэроионизатора не должно быть никаких посторонних запахов (признаков появления озона и окислов азота), это особо оговаривал Чижевский.
О технике безопасности. Хотя ток, возникающий при случайном прикосновении к «люстре», очень мал и сам по себе опасности не представляет, но большого удовольствия такой разряд, конечно, не доставит. А падение с высоты после удара им может иметь и вполне реальные последствия. Поэтому при каких-либо работах с «люстрой» ее необходимо не только отключить от сети (оба провода), но, замкнув высоковольтный вывод преобразователя на общий провод, разрядить все конденсаторы.
Автор рекомендует «принимать ионы» следующим образом: расстояние от «люстры» - 1...1.5 м, время 30...50 мин.И так - ежедневно, лучше - перед сном.
*) При замыкании «люстры» к резистору R3 будет приложено полное выходное напряжение преобразователя и составляющие его резисторы могут быть пробиты (предельно допустимое напряжение для резистора МЛТ-2 - 750 В). Здесь был бы предпочтительнее высоковольтный резистор - например, КЭВ-5.

На рис. 141 показана принципиальная

5.10. Электронный предохранитель.
(Флавицкий А., Радио, 1994, № 7, с. 35)
На рис. 141 показана принципиальная схема электронного предохранителя, способного мгновенно отключить нагрузку при увеличении потребляемого ею тока выше установленного предела.
Силовая часть устройства состоит из диодного моста VD1-VD4, в диагональ которого включен тиристор VS1. Если фотодиод в оптопаре U1 освещен светодиодом, то в начале каждого полупериода

Рис. 141. Электронный предохранитель
на управляющем электроде тиристора возникает напряжение, достаточное для его включения, и цепочка диодный мост-тиристор будет проводящей. Если фотодиод в оптопаре останется неосвещенным, тиристор VS1 будет закрыт и в цепи, связывающей электрическую сеть с нагрузкой, образуется разрыв. Предохранитель включают кнопкой SB1. В момент ее замыкания тиристор VS2 закрывается, но предохранитель остается выключенным (цепь питания светодиода оптрона остается зашунтированной), и лишь при размыкании SB1 напряжение сети будет подано на нагрузку. Это позволяет избежать порчи предохранителя при попытке включить его при коротком замыкании в цепи нагрузки.
Для отключения нагрузки вручную нужно лишь нажать кнопку SB2. Тиристор VS1 и диоды VD1-VD4 устанавливают на алюминиевые пластины-теплоотводы 50х80х5 мм. Резистор R10 - отрезок провода ПЭВ-1 0,6 длиной около двух метров (или более короткий, если взять провод высокого удельного сопротивления - манганин, константан и др.).
Конденсатор С1 - К73-17; С2 и С3 - К50-6. Диоды VD1-VD4 можно заменить на Д232, Д233, Д247, КД203, КД206 и др., имеющие обратное напряжение не ниже 400 В и рабочий ток не менее 10 А. Стабилитрон Д814Д можно заменить на Д814Г, Д813, Д811, КС213 другие с напряжением стабилизации 10...12 В. Тиристор КУ101 (VS2) может иметь любой буквенный индекс, а тиристор КУ202 (VS1) - индексы К или Н. Транзистор VT1 - любой маломощный кремниевый структуры n-p-n - из КТ361, КТ209, КТ201, КТ502, КТ3107 и др.
Порог срабатывания предохранителя IсрЈ10 А изменяют подбором резистора R10, его сопротивление должно быть R10(0м)@1,3/Iср (А).
При эксплуатации электронного предохранителя нужно иметь в виду, что при включении в сеть некоторых приборов возникает начальный бросок тока (стартовый ток электродвигателя, ток холодной лампы накаливания и др.), способный вызвать его срабатывание. В таких случаях либо повышают токовый порог Iср предохранителя, либо тем или иным способом увеличивают его инерционность (например, увеличением емкости конденсатора СЗ). И то и другое имеет свои минусы. Лучше принять меры к уменьшению самих бросков тока*, наносящих вред прежде всего самой нагрузке, приводящих к ускоренному ее износу.
*) «Мягким» включениеим электроламп, разного рода ограничителями пусковых токов и др.

На рис. 142 приведена принципиальная

5.11. Стоп-сигнал под надежным контролем.
(Чуйкин А., За рулем, 1995, № 9, с. 80)

Рис. 142. Контроль стоп-сигнала
На рис. 142 приведена принципиальная схема устройства, информирующего водителя о включении ламп стоп-сигнала при торможении автомобиля.
Контрольная лампа, которую устанавливают на щитке, включится, очевидно, лишь в том случае, если Ur2 - напряжение на резисторе R2 - превысит Uотс =0,5...0,6 В - напряжение отсечки кремниевого транзистора VT1. При R2=0,3 Ом и общем токе в лампах стоп-сигнала I=3,5 А (на самом деле несколько меньше из-за падения напряжения на резисторе R2) Ur2=I·R2@1 В, и в цепи база-эмиттер транзистора VT1 возникнет ток Iбэ=(Ur2-Uост)/R1 =0,02...0,025 А. А поскольку коэффициент усиления по току транзистора КТ816Г h21э=25, то возникающий в нем коллекторный ток Iк=Iбэ·h21э=0,5...0,625 А обеспечит питание индикаторной лампы HL3, тоже, конечно, 12-вольтной.
Заметим, что контрольная лампа HL3 не включится, если выйдет из строя лишь одна из ламп стоп-сигнала - HL1 или HL2. Падение напряжения на резисторе R2 в этом случае будет меньше напряжения отсечки транзистора VT1.

В поисках ультразвука, оказывающего отпугивающее

5.12. Ультразвук против грызунов.
(Банников В., Радио, 1996, № 8, с. 48)
В поисках ультразвука, оказывающего отпугивающее воздействие на животных того или иного вида, нередко строят генераторы, так или иначе варьирующие частоту излучения. Принципиальная схема одного из таких генераторов показана на рис. 143.
На элементах DD1.3, DD1.4, R5, R7, С5, С6 собран симметричный мультивибратор, частоту которого можно изменять в пределах 25...50 кГц. На эмиттерных повторителях (транзисторы VT2-VT5) собран усилитель мощности, к выходу которого подключен излучатель - высокочастотная динамическая головка ВА1.
Частота возбуждения мультивибратора зависит не только от номиналов входящих в него резисторов и конденсаторов (F@1/(R5·C6+R7·C5)), но и от состояния транзистора VT1. Частота возбуждения минимальна, если этот транзистор закрыт, максимальна, если открыт; она увеличивается от минимума до максимума по мере открывания VT1.

Рис. 143. Сканирующий ультразвуковой генератор
Режим работы транзистора VT1 периодически изменяется. Этот период зависит от постоянной R2C1 (T@2R2·Cl), задающей частоту возбуждения генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, и постоянной R3C2, преобразующей меандр выходного напряжения этого генератора в «трапецевидный» ток в базе транзистора VT1.
Таким образом промодулированный высокочастотный генератор будет излучать ультразвуковые колебания в диапазоне частот 25...50 кГц, пробегая его «туда и обратно» за 1/6... 1/9 с.
Полагая, что грызуны могут привыкнуть к такому упорядоченному излучению, автор предлагает еще один способ сканирования ультразвукового диапазона - тремя инфранизкочастотными генераторами с рассогласованными частотами (рис. 144).
В устройстве могут быть использованы резисторы типа МЛТ-0,125. Конденсаторы С1-СЗ, С5 и С6 - любые керамический, С4 - любой оксидный. Диоды VD1-VD3 - кремниевые импульсные или высокочастотные. Транзистор VT1 - любой из КТ315. Составные транзисторы VT2 и VT4 могут быть любыми из КТ829 или КТ972, a VT3 и VT5 - из КТ853 или КТ973.
Динамическая головка ВА1 - малогабаритная ЗГДВ-1 или 6ГДВ-4. Могут оказаться пригодными и другие высокочастотные «пищалки», но в любом случае сопротивление головки ВА1 должно быть не менее 4 Ом.
При напряжении источника питания 9 В и 8-омной нагрузке ток, потребляемый устройством, не превышает 0,5 А.
В устройстве может потребоваться лишь уточнить диапазон частот ультразвукового и частоты инфранизкочастотных генераторов. Это можно сделать по осциллографу или «на слух», предварительно понизив в 5-6 раз частоту ультразвукового мультивибратора - подключив, например, параллельно конденсаторам С5 и С6 конденсаторы емкостью по 1000 пФ.

Рис. 144. Сканирующий модулятор (вариант)

в этой публикации остронаправленный микрофон.

5.13. Шпионские страсти.
(Макаров Д., Радио, 1995. №3, с. 41)
Отметим в этой публикации остронаправленный микрофон. Он состоит из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм, собранных в пакет, параболического рефлектора, в фокусе которого помещен микрофон, и высокочувствительного усилителя звуковой частоты (рис. 145).
Длина трубки определяет ее резонансную частоту. Длине первой (550 мм) соответствует частота 300 Гц; второй (400 мм) - 412 Гц; третьей (300 мм) - 550 Гц; четвертой (200 мм) - 825 Гц; пятой (150 мм) - 1100 Гц; шестой (100 мм) - 1650 Гц; седьмой (50 мм) - 3300 Гц. Таким образом оказывается перекрытым весь «разговорный» спектр человеческой речи.
Рефлектор выполняет здесь функцию своего рода акустического сумматора, собирающего сигналы резонаторов. Но их суммирование может быть выполнено и без рефлектора. Достаточно снабдить миниатюрным микрофоном каждый резонатор, а их сигналы просуммировать электрически - так, например, как это делают в звукозаписи, «собирая» сложную фонограмму. К тому же, устанавливая разное усиление в каждом из каналов, нетрудно привести амплитудо-частотную характеристику микрофона к дающей наилучшую разборчивость принимаемого сигнала.

Рис. 145. Остронаправленный микрофон

N	1	2	3	4	5	6	7
L,MM	550	400	300	200	150	100	50
F,Гц	300	412	550	825	1100	1650	3300

в шумах помещения или вообще

5.14. Световой сигнализатор телефонных звонков.
(Долгов О., Радио, 1995, № 3, с. 55)
Телефонный звонок, исчезающий в шумах помещения или вообще не воспринимаемый плохо слышащим человеком, можно продублировать световым сигналом.
На рис. 146 приведена принципиальная схема светового сигнализатора. При положительных полуволнах вызывного сигнала (его амплитуда может достигать Uвс=80...100 В) диод VD1 закрыт, в цепи база-эмиттер транзистора VT1 возникает ток Uвс/R1@4...5 мА, открывающий его и транзистор VT2 до насыщения, и включенная в цепь коллектора VT2 лампа накаливания HL1 (напряжение 12В, ток - до 1 А) начинает ярко светиться. Для питания такого сигнализатора потребуется, конечно, довольно мощный источник. Например, аккумуляторная батарея 10НКБН-3,5.
Однако телефонный световой сигнализатор может быть выполнен и в более экономичном варианте. Достаточно лампу накаливания заменить светодиодом высокой яркости*, включив его последовательно с резистором (его сопротивление будет зависеть от цвета светодиода и напряжения источника питания) в коллекторную цепь транзистора VT1. Напряжение питания сигнализатора с красным светодиодом может быть снижено до 3 В, с голубым - до 6...5 В.
Сигнализатор с ярким светодиодом и его источник питания (батарею «Корунд», 6-вольтную 476А и др.) можно установить непосредственно в корпусе телефонного аппарата.

Рис. 146. Световой сигнализатор телефонных звонков
*) Например, U500U4F (красный), E1L53-3G (зеленый), ряд других. Рабочий ток светодиодов - 20 мА, яркость - 2...3.5 Кд, падение напряжения - от 1,9 В (для красных) до 4,1 В (для голубых).

Автосторож замечателен своим поведением. При

5.15. Простой автосторож.
(Милкин В., Радио, 1995. № 11, с. 39)
Автосторож замечателен своим поведением. При любых манипуляциях с автомобилем, предшествующих запуску двигателя, он ничем себя не выдает. Но как только двигатель будет запущен, зазвучит сигнал тревоги.

Рис. 147. Автосторож
Принципиальная схема сторожа, приведенная на рис. 147, чрезвычайно проста. Здесь G1 - электрогенератор автомобиля; НА1 - клаксон или специальный ревун; SA1 - тумблер включения - выключения сторожа; VD1 - мощный диод (прямой ток не менее 25 A); GB1 - аккумулятор автомобиля.

Защита трансформатора от повышенного напряжения

5.16. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети.
(Копанев В., Радио, 1997, № 2, с. 46)

Рис. 148. Зависимость потерь от напряжения на трансфрматоре
Прибор, использующий электросеть, но длительное время работающий безнадзорно (термостат, бытовой автомат, охранная система и т.п.), должен, очевидно, обладать высокой пожарной безопасностью. Прежде всего это относится к сетевому трансформатору, нелинейность кривой намагничивания B=f(H) которого может привести к недопустимому его перегреву при аварийном повышении напряжения в сети.
На рис. 148 приведена экспериментально измеренная зависимость мощности Ррасс, рассеиваемой на ненагруженном трансформаторе типа ТПЗ, от напряжения в сети U1. Из графика следует, что при увеличении напряжения в 1,7 раза (вместо 220 вольт - возникающие при «перекосе» фаз 380 В) рассеиваемая на трансформаторе мощность увеличивается в 16 раз. В линейной системе такое же повышение напряжения привело бы лишь к утроению этой обращаемой в тепло мощности.

Рис. 149. Трансформаторный тандем
Самым простым выходом из этого положения является использование двух однотипных трансформаторов, включенных так, как показано на рис. 149. Такой трансформаторный «тандем» останется холодным при повышении напряжения в сети до 480...500 В. Возникающее при этом удвоение выходного сопротивления особых проблем обычно не вызывает. Конечно, устройство, подключенное к выходным обмоткам трансформатора, должно быть рассчитано на подобные скачки сетевого напряжения, должно их выдерживать без каких-либо последствий.

Два телефона на одной линии.

5.17. Два телефона на одной линии.
(МармыцкийС., Радио, 1997, №1, с. 35)
Если два телефонных аппарата (ТА), установленных, например, в разных комнатах, подключить к одной линии так, как это показано

Рис. 150. Два телефона на одной линии
на рис. 150, то они приобретают определенную независимость параллельная их работа оказывается невозможной.
Ключевую роль играют в этом стабилитроны VD1 и VD3, напряжение стабилизации которых должно быть ниже напряжения, возникающего в свободной телефонной линии, и выше напряжения в занятой линии.
Трубка, снятая с аппарата ТА1, открывает стабилитрон VD1 и, соответственно, тиристор VS1, подключая тем самым к сети именно этот телефонный аппарат. Это подключение снижает напряжение в линии с 60 В до 8...15 В и блокирует тем самым работу аппарата ТА2, поскольку такое напряжение будет уже недостаточным для пробоя стабилитрона VD3 и, соответственно, включения тиристора VS2.
Диоды VD2 и VD4 - любые кремниевые с обратным напряжением не менее 100 В и прямым током не менее 50 мА - защищают тиристоры от обратного тока через управляющий электрод во время прохождения сигнала вызова.
Стабилитроны VD1 и VD3 - любые маломощные с напряжением стабилизации 30...45 В. Такой стабилитрон можно составить из 3-4-х низковольтных стабилитронов.

Далеко не все радиостанции имеют

5.18. Устройство тонального вызова для радиостанций.
(Уразбахтин М., Радио, 1996, № 6, с. 8)
Далеко не все радиостанции имеют кнопку вызывного сигнала, упрощающего вхождение в связь.

Рис. 151. Вызывной генератор на КР1006ВИ1
На рис. 151 приведена принципиальная схема звукового генератора, выполненного на микросхеме КР1006ВИ1. Генератор, при включении замещая собой микрофон, модулирует несущую радиостанции тональным сигналом определенной частоты (она зависит от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1).

Рис. 152. Вызывной генератор на К538УН3А

Рис. 153. Вызывной генератор в тангенте радиостанции
Другой вариант генератора - на микросхеме К538УН3А - показан на рис. 152. Здесь нужную частоту генерации устанавливают подбором емкости конденсатора С2.
Генератор монтируют на печатной плате небольшого размера, которую устанавливают непосредственно в тангенте радиостанции. Здесь же размещают источник питания - гальваническую батарею типа 11А или 476А и кнопку SB1 - например, переключатель типа Пкн61 без фиксации. На рис. 153 показано возможное размещение всех элементов вызывного генератора в тангенте радиостанции S-MINI.