МУЛЬТИВИБРАТОР В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИГРУШКАХ

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

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

«Обиженный щенок» (рис. 273). Из фанерного домика высовывается мордочка щенка. Стоит отобрать у него блюдце с костью, он начинает скулить. Забавно?

Электронную «начинку» этого аттракциона (рис. 273,б) образуют два взаимосвязанных мультивибратора и телефонный капсюль .

Рис. 272. Электронный метроном

Мультивибратор на транзисторах V3 и V4 генерирует колебания звуковой частоты, а мультивибратор на транзисторах V1 и V2 периодически включает (когда транзистор V2 закрыт) и выключает (когда транзистор V2 открыт) первый мультивибратор, что необходимо для имитации голоса недовольного щенка. Транзистор V5 усиливает колебания звуковой частоты, которые телефон преобразует в звук. Его нагрузкой может быть также маломощная динамическая головка, включенная в коллекторную цепь через малогабаритный выходной трансформатор. Источником питания служат одна (4,5 В) или две соединенные последовательно (9 В) батареи .

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

Проверку работоспособности устройства начинай с правого (по схеме) мультивибратора с усилителем, соединив верхний вывод резистора непосредственно с минусовым проводником цепи питания и подключив батарею, минуя выключатель . Если детали исправны и в монтаже ошибок нет, то в телефоне (или головке) будет слышен непрерывный однотонный звук. Если этого не произойдет, значит, есть ошибка в монтаже мультивибратора или в нем есть неисправные детали. Проверить работу только транзисторов V3 и V4 можно, подключив параллельно резистору R8 высокоомные телефоны.

Рис. 273. Внешний вид (а), принципиальная схема (б), монтажная плата (в), и устройство магнитного выключения (г) аттракциона "Обиженный щенок"

Если они звучат, то неисправность надо искать только в каскаде на транзисторе V5.

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

Убедившись в работоспособности этого мультивибратора, восстанови соединение резистора R6 с коллекторной цепью транзистора V2 (на схеме - точка б) второго мультивибратора. Этот резистор можно подключить и к коллектору транзистора V1 (на схеме - точка а). При этом соотношение между паузами звучание телефона должно измениться.

Секрет этого аттракциона - магнитный выключатель питания SL. Его конструкция показана на рис. 273. В жестяной обойме 1 находится пластинка 2, которая под действием собственной массы прижимается к контакту 3 выключателя. Правый конец пластинки 2 легко ттолнимяетпя поя действием поля постоянного магнита и размыкает цепь питания мультивибраторов. Если магнит убрать, пластинка упадет на контакт, замкнет цепь питания и щенок начнет скулить.

Детали самого выключателя находятся перед носом фигурки щенка и закрыты тонким гетинаксом 4.

Рис. 273. Внешний вид (а), принципиальная схема (б), монтажная плата (в) и устройство магнитного выключателя (г) аттракциона «Обиженный щенок»

Магнит замаскирован в блюдце. Левый конец пластинки служит противовесом и облегчает работу магнита. Для уменьшения трения эта замыкающая пластинка свободно лежит на шпильке обоймы, не имея с ней механической связи.

В качестве выключателя питания можно использовать геркон - герметизированные контакты, замыкающиеся под действием магнитного поля. Он должен быть переключающего типа. С применением геркона «реакция» щенка несколько возрастет.

«Утка с утятами». На подставке, верхняя пластмассовая панель которой имитирует гладь воды, как бы плывут гуськом и перекликаются утка с утятами (рис. 274). Голос утки грубее, утят - нежнее.

Игрушка представляет собой три взаимосвязанных мультивибратора. Симметричный мультивибратор на транзисторах V6 и V7, генерирующий колебания частотой 800-1000 Гц, является основным. А мультивибратор на транзисторах V4 и V5 несимметричный.

Рис. 274. Внешний вид и принципиальная схема «Утка с утятами»

Генерируя короткие импульсы с паузами длительностью с, он выполняет роль электронного выключателя, управляющего работой основного мультивибратора. Происходит это следующим образом. Во время пауз, когда транзистор V5 закрыт и сопротивление его участка эмиттер-коллектор большое, верхний (по схеме) вывод резистора в базовой цепи транзистора V6 через резистор соединен с минусовым проводом источника питания. В эти промежутки времени основной мультивибратор генерирует колебания звуковой частоты, которые усиливаются транзистором V8 и преобразуются телефоном в звуковые колебания. Во время же коротких импульсов, когда транзистор V5 открывается, резистор через малое сопротивление открытого транзистора оказывается соединенным с плюсовым проводом источника питания и генерация основного мультивибратора срывается. В результате звук прерывается с частотой следования импульсов второго мультивибратора.

Третий мультивибратор, в котором работают транзисторы V1 и V2, генерирует сравнительно длинные (4-5 с) импульсы с относительно короткими паузами между ними. Во время прихода импульсов электромагнитное реле , включенное в коллекторную цепь транзистора V3, срабатывает, его контакты К1.1, замыкаясь, подключают параллельно конденсатору конденсатор С6. В результате основной мультивибратор становится несимметричным, тон прерывистого звука в телефоне (капсюль ), включенном в коллекторную цепь транзистора V8, изменяется, чем и достигается имитация голосов утки и утят.

Источником питания игрушки могут быть две батареи , соединенные последовательно, батарея «Крона» или аккумуляторная батарея . Электромагнитное реле - типа (паспорт ) или другое малогабаритное, срабатывающее при напряжении 6-8 В. Коэффициент транзисторов практически не имеет существенного значения и может быть в пределах от 15 до 80.

Налаживание игрушки сводится к проверке работы мультивибраторов. Чтобы проверить основной мультивибратор, временно отключи два других, разорвав, например, плюсовой проводник цепи питания в точке а (см. схему). При этом звук должен быть непрерывным. А если точку соединения резисторов соединить с общим заземленным проводником, звук должен пропасть. Затем, отключив только третий мультивибратор (разорви временно общий проводник в точке б), проверь совместную работу первых двух мультивибраторов. Теперь звук должен стать прерывистым, а после включения третьего мультивибратора - имитирующим кряканье уток.

«Кот-лакомка». На небольшой подставке, слегка наклонив голову, сидит белый, с бантом на шее кот (рис. 275). Если к его носу поднести кусочек вареного мяса, колбасы или сыра, кот тут же начинает сверкать глазами и, как бы прося лакомый кусочек, мяукать.

Электронная часть этой игрушки состоит из трех блоков: генератора на транзисторах V1-V4, усилителя тока на транзисторах V5 и V6 и генератора световых импульсов на транзисторах V7 и V8, имитирующего мигание глаз. Генератор в свою очередь состоит из мультивибратора на транзисторах V1 и V2, генерирующего колебания с периодом примерно 3 с, и - геноратора на транзисторе V3, генерирующего колебания звуковой частоты около 800 Гц. - генератор возбуждается и создает с частотой первого генератора чередующиеся пачки плавно увеличивающихся по амплитуде и тут же затухающих колебаний звуковой частоты.

Рис. 275. Принципиальная схема и внешний вид «Кота-лакомки»

Эти колебания усиливаются транзистором V4 и преобразуются телефоном (капсюль ) в звуковые колебания, воспринимаемые как звуки мяукающего кота. Генератор. начинает работать при включении питания контактами К1.1 электромагнитного реле .

Генератор световых импульсов, представляющий собой несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры (V8 - n-p-n; V9 - p-n-p), генерирует колебания с периодом около 3 с. Через такие промежутки времени вспыхивают и гаснут лампочки (глаза. кота), являющиеся нагрузкой транзистора V9. Включается генератор при замыкании контактов К1.2 того же реле .

Секрет игрушки кроется в контактах 1 и 2 на входе усилителя тока, в котором работают транзисторы V5 и V6. Эти контакты - отрезки тонкой неизолированной проволоки, тщательно замаскированные на мордочке кота. При замыкании их кусочком мяса (можно, разумеется, просто ваткой, смоченной подсоленой водой) сопротивление этого «лакомства» шунтирует резистор , резко повышая отрицательное напряжение на базе транзистора V5. Увеличивающийся при этом ток базы усилилается транзисторами V5 и V6. в результате чего срабатывает реле , которое контактами К1.1 замыкает цепь питания генератора , а контактами -цепь питания генератора световых импульсов. Резистор ограничивает токи базовых цепей транзисторов V5 и при случайном замыкании контактов 1 и 2.

Блоки игрушки смонтированы в фанерном ящике - подставке. Капсюль находится против задрапированных отверстий в передней стенке подставки. Лампочки (глаза) рассчитаны на напряжение 1 В и ток накала контакты 1 и 2 «различите-ля запаха» вмонтированы в голову кота и соединены с генератором световых импульсов и входом усилителя тока отрезками многожильного изолированного провода.

Трансформатор генератора межкаскадный трансформатор транзисторного приемника. Реле типа (паспорт ), пружинные контакты которого ослаблены, чтобы реле срабатывало при напряжении источника питания 6-8 В. Коэффициент транзисторов может быть 30-60.

Блок питания игрушки образуют две соединенные последовательно батареи . Генератор световых импульсов питается от одной батареи .

Нарастание и спад звука генератора определяются сопротивлениями резисторов и емкостью конденсатора С3, а высота и тембр звука-ёмкостями конденсаторов и сопротивлениями резисторов . Частоту миганий глаз, соответствующую частоте звуковых сигналов игрушки, можно установить подбором резистора и конденсатора .

Сопротивление резистора в базовой цепи транзистора V5 должно быть таким, чтобы при разомкнутых контактах 1 и 2 коллекторный ток покоя транзистора V6 был немного меньше тока отпускания реле К1.

Рис. 276. Электронные качели

Вообще же этого резистора может и не быть.

В генераторе световых импульсов можно также применить лампочки накаливания от карманного фонаря (3,5 В А) и питать его, как и генератор , от всей батареи 9 В. В этом случае реле может быть с одной группой нормально разомкнутых контактов (например, ), которые включали бы одновременно оба генератора. Тогда во втором каскаде усилителя целесообразно использовать транзистор , а в генераторе световых импульсов - транзистор (или любой другой средней или большой мощности структуры p-n-p).

Электронные качели. Внешний вид этой забавной игрушки - сувенира, предложенной читателям журнала «Радио» московским радиолюбителем Б. Федотовым, и схему, дающую представление о ее действии, ты видишь на рис. 276. Принцип ее работы основан на взаимодействии полей постоянных магнитов и электромагнитов. Постоянные магниты укреплены на подвижной части игрушки - перекладине качелей, а электромагниты , питающиеся пульсирующим -снизу игрушки, против постоянных магнитов. Когда в обмотке электромагнита появляется ток, вокруг ее магнитопровода возникает магнитное поле, которое в зависимости от направления тока в обмотке или притягивает к себе постоянный магнит, а вместе с ним и подвижную часть игрушки, или наоборот, отталкивает. В результате игрушка -фигурки человечков, сидящие на перекладине, качаются.

Схема электронной «начинки» игрушки показана на рис. 277, а. Электромагниты , приводящие игрушку в действие, питаются импульсами тока, генерируемыми симметричным мультивибратором, собранном на транзисторах V1 и V2. Частоту следования импульсов тока можно изменять с помощью переменного резистора , включенного в базовую цепь транзистора V1 последовательно с резистором . Когда движок этого резистора находится в крайнем верхнем (по схеме) положении, частота следования импульсов наименьшая - около 20 в минуту, а в крайнем нижнем положении - наибольшая, примерно 60 в минуту. Генерируемые импульсы тока усиливаются транзистором V3, база которого непосредственно соединена с эмиттером транзистора V2 мультивибратора, снимаются с нагрузочного резистора и через резисторы поступают на базы транзисторов и V5, работающие как усилители тока.

Рис. 277. Принципиальная схема электронных качелей (а) и устройство электромагнита (б)

В моменты времени, когда транзистор V3 открыт и сопротивление его участка эмиттер-коллектор мало, транзисторы V4 и V5 почти закрыты и их коллекторные токи незначительны. В промежутке же между импульсами транзистор V3 закрывается, а транзисторы V4 и V5, наоборот, открываются. В эти моменты времени коллекторные токи транзисторов V4 и V5 резко увеличиваются, вокруг обмоток электромагнитов , включенных в эти цепи, возбуждаются магнитные поля, которые вступают во взаимодействие с постоянными магнитами, находящимися на концах перекладины качелей.

В электронном устройстве игрушки можно использовать другие маломощные низкочастотные транзисторы со статическим коэффициентом передачи тока от 10 и больше. Диоды V6 и , шунтирующие обмотки электромагнитов (они выполняют ту же функцию, что и диод V4 в электронном переключателе елочных гирлянд), могут быть любыми плоскостными серий . Резисторы на мощность рассеяния не менее . Электролитические . Все эти детали можно смонтировать на плате размерами примерно мм. Монтажную плату вместе с батареей питания , составленной из двух батарей , размещай в фанерной или дощатой подставке.

Электромагниты самодельные (рис. 277,6). Для их сердечников используй прутки малоуглеродистой стали диаметром 12-13 и длиной 43-45 мм или сердечники негодных электромагнитных реле типа РКН. Щечки обмоток с внешним диаметром 28-30 мм вырежи из картона, тонкой фанеры или гетинакса. На сердечник между щечками каждого электромагнита намотай 2600-2800 витков провода . Сопротивление обмотки постоянному току должно быть около 65 Ом.

Постоянные магниты квадратного или прямоугольного сечения длиной по 25-30 мм или пластинчатого вида, например от магнитных защелок, укрепи в канавках на концах пластмассовой или деревянной перекладины, сделанной в виде бруска длиной 130-150, шириной 15—20 и толщиной 10—12 мм. Сверху к концам перекладины приклей легкие (по 10-12 г) одинаковые по массе куклы или фигурки животных. Электромагниты размещай под площадкой основания, выпиленной из листового гетинакса или органического стекла толщиной 2-3 мм так, чтобы их сердечники оказались против одноименных полюсов постоянных магнитов, обращенных к концам перекладины. Изменить полярность электромагнитов можно, поменяв местами включения выводы обмоток. Перекладина качелей с фигурками на ней должна быть уравновешена и без заметного трения качаться на проволочной стойке, расположенной на расстоянии 30-35 мм от поверхности основания игрушки.

Длительность импульсов в обмотках электромагнитов игрушки определяемая номиналами конденсаторов и резисторов мультивибратора, выбрана такой, чтобы качели уже при первом же импульсе приходили в движение. Каждый последующий импульс тока заканчивается до перехода перекладины качелей из одного крайнего положения в другое. Обратное движение перекладины начинается от следующего импульса тока мультивибратора.

Готовую игрушку раскрась, позабавься немного, а затем подари младшему брату или сестренке.