МУЗЫКАЛЬНЫЙ АВТОМАТ «СОЛОВЕЙ»

На выставках творчества юных радиолюбителей возле электронных игрушек, имитирующих голоса животных, птиц, всегда многолюдно. Особенно много таких экспонатов было на 26-й Всесоюзной радиовыставке, проводившейся в Москве в 1974 году. Наибольший интерес и одобрительную улыбку вызывала игрушка радиокружка Тейковской городской станции юных техников Ивановской области, имитирующая голоса поющих соловьев. Правда, звуки больше напоминали трели канареек, но это нисколько не охлаждало любопытство посетителей выставки. Многие интересовались устройством автомата, спрашивали, где можно найти его описание.

Чтобы удовлетворить любопытство юных радиолюбителей, я рассказал об устройстве и работе этого интересного автомата в журнале «Радио» и в предыдущем издании книги, которую ты сейчас листаешь.

После этого в редакцию журнала пришло несколько десятков писем, авторы которых делились опытом конструирования электронных соловьев. С технической точки зрения наибольший интерес, на мой взгляд, представляет «соловей», усовершенствованный радиолюбителем А. Ануфриевым из подмосковного города Чехов.

Принципиальную схему этого музыкального автомата, имитирующего трели соловья, ты видишь на рис. 278. На первый взгляд игрушка может показаться очень сложной - 16 транзисторов. Но при внимательном рассмотрении схемы это впечатление рассеится, потому что все здесь тебе уже знакомо. Да и многие транзисторы, используемые в автомате, могут быть с коэффициентом всего 15-20. Он к тому же прост в налаживании и при компактном монтаже умещается в корпусе малогабаритного транзисторного приемника.

Основу автомата составляют четыре взаимосвязанных однотипных мультивибратора и усилитель ЗЧ с выходной мощностью около . Автомат можно питать от батареи напряжением у в («Крона», или две батареи соединенные последовательно) или выпрямителя, среднии ток, потребляемый им от источника тока при наибольшей громкости звучания не превышает .

Характерной особенностью этого электронного устройства, отличающей его от аттракционов «утка с утятами» или «кот-лакомка» является включение и переключение мультивибраторов не электромагнитными реле, а транзисторами. Кроме того, в мультивибраторах работают три транзисторные сборки . В металлостеклянном корпусе такой сборки находятся четыре кремниевых n-р-n транзистора, каждый из которых имеет отдельные выводы и может работать как самостоятельный активный элемент. На принципиальной схеме транзисторы каждой сборки различаются только нумерацией выводов.

Рассказ о работе электронного соловья начну с усилителя ЗЧ, обеспечивающего достаточно громкое звучание его «трелей». Он, как видишь, подобен усилителю ЗЧ электропроигрывателя (см. рис. 186) и усилителю портативного приемника (см. рис. 204). Сигнал «соловья», снимаемый с переменного резистора , поступает через конденсатор С10 на базу транзистора V6 каскада предварительного усиления напряжения, а с его нагрузочного резистора непосредственно на базу транзистора V7 фазоинверсного каскада. Далее сигнал усиливается по мощности двухтактным каскадом на транзисторах V8 и V9 и головкой преобразуется в звуковые колебания, имитирующие голос соловья.

Мультивибратор на транзисторах V3.1 и V3.2 сборки V3, который будем называть первым, генерирует колебания частотой около , соответствующие звуку высокого тона. После усиления транзистором V3.3 той же сборки и трехкаскадным усилителем ЗЧ, они определяют тембровую окраску трели соловья.

Работой первого мультивибратора управляет второй мультивибратор на транзисторах и V2.4 сборки V2, генерирующий колебания частотой 5 Гц. Когда транзистор V2.4 закрыт, работает первый мультивибратор. В те же моменты времени, когда транзистор V2.4 открывается и через его малое сопротивление и резистор база транзистора оказывается соединенной с общим проводом цепи питания, первый мультивибратор не работает. В результате динамическая головка воспроизводит сигнал, напоминающий частое «щелканье», присущее трели соловья. Работой второго мультивибратора управляет третий мультивибратор, собранный на транзисторах и V2.1, входящих в сборки V1 и V2. Генерируя колебания частотой около 1 Гц, он с такой же частотой прерывает генерацию второго мультивибратора. Когда транзистор V2.1 закрыт, ток базы транзистора V2.2 незначительный, поэтому этот транзистор тоже закрыт и не оказывает влияния на работу второго мультивибратора.

В свою очередь третий мультивибратор управляется четвертым мультивибратором на транзисторах V1.1 и V1.2, который генерирует импульсы тока с периодом следования 6-8 с. Транзисторы V1.3 и V2.2 усиливают импульсы тока управляющих мультивибраторов. Таким образом, мультивибраторы формируют полную трель соловьй, начинающуюся одиночным пощелкивающим свистом, переходящим в более частый, и заканчивающуюся быстрым переливом.

Напряжение питания, подаваемое на транзисторы мультивибраторов, стабилизируется стабилитроном V4 и транзистором V5.

Рис. 278. Принципиальная схема электронного «Соловья» (левая часть)

Без стабилизации напряжения соловьиные трели будут изменяться с уменьшением напряжения источника питания.

Внешний вид монтажной платы автомата и порядок расположения выводов транзисторов сборки показаны на рис. 279, а сама печатная плата, выполненная из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, и схема соединения деталей на ней - на рис. 280.

Размеры платы выбраны с таким расчетом, чтобы она вместе с батареей «Крона» или разместилась в корпусе приемника, собираемого из набора деталей «Юность». Круглое отверстие в средней части платы предназначено для магнитной системы малогабаритной динамической головки мощностью (0,1ГД-6, 0,1ГД-12, ), укрепленной на лицевой панели корпуса, четыре овальных отверстия - для винтов крепления платы в корпусе.

Рис. 279. Вид на монтажную плату автомата

Рис. 278. Принципиальная схема электронного «Соловья» (правая часть)

Все резисторы типа (можно ) электролитические конденсаторы , переменный резистор с выключателем питания S1 - СП3 - 3В. Резисторы смонтированы в вертикальном положении. Один из транзисторов сборки V3 (выводы 9-11) не используется.

В усилителе ЗЧ и стабилизаторе напряжения можно использовать транзисторы серий или (V7, V8) и стабилитрон (V4). Транзисторные сборки можно без каких-либо изменений в схеме или конструкции заменить на или на. . Вообще же вместо транзисторных сборок в музыкальном автомате можно использовать кремниевые n-р-n транзисторы серий с любым буквенным индексом. Но тогда размеры монтажной платы придется увеличить и, кроме того, переработать схему токонесущих печатных проводников, относящихся к мультивибраторам соловья. Монтаж же может быть навесным (если нет фольгированного материала и хлорного железа для травления платы), да и конструкция в целом иной - все зависит от имеющихся деталей и того, как ты намерен использовать эту музыкальную игрушку. В таком случае и динамическая головка может быть мощнее, например , чтобы повысить громкость звучания соловья.

Налаживание усилителя ЗЧ тебе знакомо по ранее конструируемым бестрансформаторным усилителям с двухтактным выходным каскадом. Оно сводится к подбору резистора таким образом, чтобы на эмиттерах транзисторов V8 и V9 выходного каскада было напряжение, равное половине напряжения источника питания. Проверить качество работы усилителя в целом можно путем восприизвсдсния грамзаписи, подключив звукосниматель параллельно резистору .

Налаживание основы соловья заключается в проверке работы мультивибраторов и корректировании его трелей. Оно осуществляется изменением частот генерируемых мультивибраторами импульсов путем подбора входящих в них конденсаторов, а в мультивибраторе на транзисторах V1.1 и V1.2 - подбором резисторов в их базовых цепях. Для контроля работы мультивибраторов используй вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее , например вольтметр твоего миллиампервольтом - метра или транзисторный вольтметр (о нем я расскажу в следующей беседе). По отклонению стрелки вольтметра от нулевой отметки можно ориентировочно судить о периоде и длительности импульсов, генерируемых мультивибраторами.

Перед включением питания на монтажной плате тремя временными проволочными перемычками соедини базу и эмиттер транзистора V2.4, эмиттеры транзисторов V1.4 и V2.1, а также эмиттеры транзисторов V1. 1 и V1.2. Если мультивибратор на транзисторах V3.1 и V3.2 исправен, динамическая головка должна воспроизводить звуковой сигнал высокого тона, соответствующий частоте .

После этого удали первую проволочную перемычку, соединяющую выводы 9 и 11 сборки V2 и проверь мультивибратор на транзисторах V2.3, V2.4. Если он исправен, то звук основного тона становится прерывистым с частотой около 5 Гц.

Рис. 280. Печатная плата (вид со стороны токонесущих проводников) и схема соединения деталей на ней

При этом стрелка вольтметра, подключенного к коллектору транзистора V2.4 (вывод 10 сборки V2), должна пять раз в секунду отклониться от нулевой отметки шкалы.

Затем удали вторую проволочную перемычку (соединяющую вывод 11 сборки V1 с выводом 2 сборки V2) и проверь работоспособность мультивибратора на транзисторах и V2.1. Вольтметр подключи к коллектору транзистора V1.4 (вывод 10 сборки V1) и подбором конденсаторов С3, добивайся периода следования положительных импульсов около 1 с и длительности импульса 0,3 с.

При этом динамическая головка в течение каждой секунды должна издавать звук, похожий на кудахтанье курицы: «куд-куд-куда-а», «куд-куд-куда-а» и т.д.

Далее проверяй Мультивибратор на транзисторах V1.1 и V1.2, для чего вольтметр подключи к коллектору транзистора V1.1 (вывод 1 сборки V1). Здесь подбором сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов добивайся периода следования положительных импульсов 6-8 с при длительности импульса с. После этого удали третью проволочную перемычку (соединяющую выводы 2 и 5 сборки V1) и, если необходимо, окончательно скорректируй основной тон трели подбором конденсаторов . Сопротивление резистора должно составлять 120— 130 кОм, а резистора кОм.

Резистор , образующий с переменным резистором нагрузку транзистора V3.3, подбирай в зависимости от примененной динамической головки. Его сопротивление должно быть таким, чтобы при наибольшей громкости звучания головки, когда движок резистора находится в нижнем (по схеме) положении, усилитель ЗЧ не перегружался и выходные транзисторы V8 и V9 не грелись.

Какие изменения можно внести в этот электронный автомат? Кроме замены транзисторных сборок (о чем я уже говорил) его можно упростить, исключив усилитель ЗЧ. Для этого в коллекторную цепь транзистора V3.3 надо вместо резисторов включить телефонный капсюль или один из излучателей головного телефона. Но разумеется громкость трелей при этом значительно снизится.

Если такую музыкальную игрушку предполагаешь подарить сестре, орату или школьному товарищу, то придется подумать и о ее внешнем оформлении. Вариантов может быть много. Например, можно оформить в виде музыкальной шкатулки, из которой при открывании крышки (в этот момент замыкаются замаскированные контакты выключателя питания) начинают звучать трели «соловья».

При использовании «соловья» в качестве квартирного звонка, включать его можно с помощью реле времени, опыты с которым ты проводил в предыдущей беседе (см. рис. 259). Время, в течение которого соловей будет петь, будет зависеть от емкости времязадающего конденсатора реле времени. В таком случае устройство целесообразно питать от сети переменного тока через выпрямитель со стабилизатором выходного напряжения.

В этой беседе я познакомил тебя лишь с принципом работы и некоторыми видами использования мультивибраторов. Что же касается компоновки и монтажа деталей, габаритов и внешнего оформления конструкции, то с этими задачами, полагаю, ты справишься и без моей помощи. Ведь ты уже не новичок в таких делах. Были задачи и посложнее.