Звуковой имитатор - "Курица"

Генератор, имитирующий кудахтанье курицы, постро­ен по блок-схеме, приведенной на рис. 1. Он может найти применение в различных аттракционах, устройствах сиг­нализации, игровых автоматах, часах-будильниках, иг­рушках и т. д.

Рис. 1. Структурная схе­ма генератора

Готовая модель издает следующие звуки:

Источником звука является управляемый генератор синусоидальных колебаний ГНЧ. Генератор работает на частотах в диапазоне 2 — 2,5 кГц. Прерывистость звуков «Куд-куд-куд» достигается путем периодического отклю­чения ГНЧ мультивибратором МВ2 с частотой 4 — Б Гц. При этом другой мультивибратор МВ1 дает разрешение на работу мультивибратора МВ2. Так как звуки «Куд-куд-куд» должны быть по частоте значительно ниже по­следующего звука «Да-а», то одновременно МВ1 произ-

водит коммутацию соответствующих элементов ГНЧ, обеспечивающих требуемую частоту. По истечении 2 — 2,5 с, когда звуки «Куд-куд-куд» должны заканчиваться, происходит переключение МВ1. На МВ2 от МВ1 посту­пает сигнал запрета его работы, ГНЧ переходит в режим непрерывной генерации, а его частота под действием МВ1 увеличивается. Возникает звук «Да-а».

Для большего сходства с криком курицы необходимо, чтобы после окончания звука «Да» следующий цикл, на­чинающийся опять со звуков «Куд-куд-куд», наступал после некоторой паузы (0,5 — 0,6 с). С этой целью в ус­тройство вводится узел паузы УП. Во время звучания «Куд-куд» УП заперт сигналом от МВ1 и никакого вли­яния на работу ГНЧ не оказывает. Когда же звучит «Да», на выходе 2 МВ1 появляется напряжение.

Рас. 2. Эпюры напряжений в различных точках генера­тора

На выходе УП вначале имеется напряжение, которое не препятствует работе УНЧ. Но по истечении 0,3 — 0,4 с в результате процессов, происходящих в УП, это напря­жение скачком падает почти до нуля, ГНЧ запирается и прекращает работу еще до переключения МВ1. Возни­кает пауза. По окончании ее МВ1 переключается, УП возвращается в исходное состояние, звучат звуки «Куд-куд-куд» и далее цикл повторяется.

Временные диаграммы работы устройства представ­лены на рис. 2.

Для получения достаточно громкого крика курицы сигнал напряжения низкой частоты с выхода ГНЧ по­ступает на усилитель низкой частоты УНЧ, где усили­вается по напряжению и мощности.

Принципиальная схема генератора звуков «Куд-куд-куд-да» показана на рис. 3. Мультивибраторы МВ1 и МВ2 выполнены на транзисторах по аналогичным схе­мам и отличаются между собой номиналами элементов RС-цепей (для получения требуемых частот переключе­ния). Чтобы устранить влияние управляемых цепей на работу мультивибратора МВ1, оба его выхода (коллек­торы транзисторов V2 и V3) подключены к эмиттерным повторителям на транзисторах VIи V4.

С выхода эмиттерного повторителя VI(выход 1) сигнал поступает через резистор R8 на базу транзистора V5 и управляет работой мультивибратора МВ2, который через резистор R12 связан с узлом паузы УП и с ГНЧ. УП выполнен на базе аналога однопереходного транзистора, состоящего из двух кремниевых транзисторов V7 и V8 противоположной проводимости.

ГНЧ построен по автотрансформаторной схеме на транзисторе VII. Частота генерации определяется пара­метрами LC-контура, а также сопротивлением резисто­ров R15 и R17.

Режим транзистора VIIпо постоянному току задает­ся резистором R14. Положительная обратная связь, не­обходимая для возбуждения колебаний, снимается с об­мотки II трансформатора T1 и через конденсатор С6 поступает в цепь базы. Конденсаторы С7 и С8 находятся в LC-контуре.

Рис. 3. Принципиальная схема генератора

УНЧ выполнен по бестрансформаторной двухтактной схеме на пяти транзисторах. Поскольку к УНЧ- не предъ­является высоких требований по уровню нелинейных искажений, схема усилителя упрощена. При достаточно больших чувствительности и входном сопротивлении (~ 30 кОм) усилитель обеспечизает получение на на­грузке 6 Ом мощности до 0,4 — 0,5 Вт при силе тока по­коя 20 — 25 мА.

Цепь R18C11C10 образует фильтр нижних частот, необходимый для улучшения натуральности звучания сигнала.

Работает устройство следующим образом. При под­ключении его к источнику питания начинает работать мультивибратор МВ1. 0н генерирует прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой 6,3 В и с периодом 3,5 с. Длительность положительного импульса на выходе 1 составляет 2,5 с, что равно продолжительности звука «Куд-куд-куд» (см. рис. 2). Напряжение с резистора R1 поступает на базу транзистора V5 мультивибратора МВ2 и запускает последний. На коллекторе V5 появляются прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой 5 В, следующие с частотой 4 Гц. Положительное напряжение с коллектора транзистора V5 через резисторы R12, R13 поступает на катод диода V10 и закрывает его. Транзи­стор VIIв это время не заперт, и ГНЧ генерирует сину­соидальный сигнал. В интервалах времени между импульсами, генерируемыми МВ2, напряжение на коллек­торе транзистора V5 близко к нулю, поэтому и потенци­ал на катоде диода V10 ниже, чем на его- аноде. Диод открывается, потенциал на базе транзистора VIIстано­вится близким к потенциалу на эмиттере. Транзистор VIIзакрывается, и генератор НЧ перестает работать. Затем он снова включается. Включение и отключение ГНЧ происходит с частотой, генерируемой МВ2.

С выхода ГНЧ напряжение звуковой частоты посту­пает на УНЧ, и в громкоговорителе В1 звучит преры­вистый сигнал, напоминающий звук «Куд-куд-куд» крика курицы.

Одновременно с началом генерации мультивибратора МВ2 положительное напряжение с резистора R1 посту­пает через резистор R15 на диод V13. Диод открывается и подключает нижний (по схеме) конец конденсатора С8 к общей шине. Таким образом, в интервале времени Т₁ (см.рис. 2) в LC-контуре ГНЧ конденсаторы С7 и С8 включены параллельно, поэтому генератор работает на более низкой частоте (2 кГц).

С наступлением интервала Т₂(см. рис. 2) на выходе 1 МВ1 напряжение резко падает до нуля, при этом МВ2 прекращает свою работу, а на коллекторе транзистора V5 появляется постоянное напряжение 4,8 В. Диод V10 запирается под действием этого напряжения, ГНЧ рабо­тает непрерывно и на выходе УНЧ звучит продолжи­тельный сигнал. Одновременно с понижением напряже­ния на резисторе R1 диод V13 запирается, и в LC-конту-ре ГНЧ остается включенным лишь один конденсатор С7. Поэтому частота ГНЧ с наступлением интервала T₂ повышается до 2,4 — 2,5 кГц. В громкоговорителе в это время слышен звук, напоминающий звук «Да-а». Звук прекращается до окончания интервала Т₂(см. рис. 2), после чего наступает пауза, заканчивающаяся к концу интервала Т₂.

Как следует из рис. 1, выход 2 МВ1 подключен ко входу устройства паузы. В интервале Т₁напряжение на резисторе R6 (R11) равно нулю, поэтому транзисторы V7, V8 закрыты. Диод V9 открыт и потенциал в точке С(Д) определяется напряжением на коллекторе транзи­стора V5 и отношением сопротивлений делителя R12 R13 (1,6 В).-Этого напряжения достаточно для запирания диода V10. С наступлением интервала Т₂в точке С(Д) появляется неменяющееся напряжение, равное опорному напряжению аналога ОПТ. На резисторе R11 напряже­ние в интервале Г₂ равно потенциалу на выходе 2 МВ1 (7,0 В). Под действием этого напряжения начинается заряд конденсатора С5. По истечении времени 4ар на­пряжение на конденсаторе С5 превысит на 0,5 — 0,6 В напряжение в точке Д (см. рис. 2). При этом возникает регенеративный процесс, и транзисторы V7, V8 откры­ваются, входя в режим насыщения. Так как сопротивле­ние перехода эмиттер-коллектор насыщенного транзисто­ра V8 во много раз меньше сопротивления резистора R13, то напряжение в точке С относительно «земли» резко падает почти до нуля (диод V9 в это время остает­ся открытым). Конденсатор С5 быстро разряжается че­рез переходы транзисторов V7, V8. Низкий потенциал в точке С приводит к отпиранию диода V10 и прекраще­нию работы ГНЧ.

Рис. 4. Печатная плата генератора: а — расположение элементов на плате;

б — конфигурация печатного монтажа

С наступлением очередного интервала Т₁на рези­сторе R11 напряжение вновь падает до нуля. При этом транзисторы УП приходят в исходное, закрытое состоя­ние.

Детали. Указанные на схеме транзисторы МП38А можно заменить на МП37А; КТ315А — на КТ315 или К.Т312 с любым буквенным индексом, МП40А — на МП41А, МП42А.

Вместо диодов Д7Б можно использовать Д7 с любым индексом. В качестве транзисторов VI, V4 можно при­менить МП37А, МП38А, транзистор V7 может быть за­менен транзисторами МП114, МП115, а транзистор V8 — транзисторами МШ11 — МП113.

Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, кроме R25. Резистор R25 — МЛТ-0,5.

Электролитические конденсаторы К-50-6. Конденса­торы С6 — С8, С10, СП — КМ-6.

Трансформатором 77 может служить любой выходной трансформатор от карманного радиоприемника. При этом первичную и вторичную обмотки следует соединить последовательно синфазно.

Динамическая головка В1 — любая, мощностью до 2 Вт и сопротивлением звуковой катушки постоянному току 6 — 10 Ом. Питается устройство от двух батарей 3336 Л (4,5 В), соединенных последовательно. Устройство может питаться и от сети, однако при этом следует ис­пользовать выпрямитель с достаточно сглаженным вы­ходным напряжением 8,5 — 9 В. Хорошо применить в этом случае несложный компенсационный стабилизатор на­пряжения постоянного тока с такими характеристиками: выходное напряжение 8,5 — 9 В, сила тока в нагрузке до 150 мА, коэффициент стабилизации 30 — 60.

Все элементы описываемого генератора, за исключе­нием динамической головки и источника питания, раз­мещены на печатной плате размером 125 X 60 мм (рис. 4).

Наладка. Длительность интервалов Т₁, Т₂в ра­боте МВ1 устанавливается подбором резистора R3. Дли­тельность отдельного звука «Куд» можно подрегулиро­вать резистором R9.

Частота и тембр звучания генератора при неизмен­ных величинах емкостей конденсаторов С7, С8 устанавливаются регулировкой резистора R17 по наибольшей натуральности звучания.

Величина паузы по окончании звука «Да-а» регули­руется подбором резистора R11, сопротивление которого должно быть в пределах 4,7 — 15 кОм.

Желаемое соотношение громкостей звуков «Куд-куд-куд» и «Да-а» можно получить подбором емкости кон­денсатора С11.

В случае применения динамической головки мощно­стью менее 0,5 Вт для ограничения выходной мощности УНЧ необходимо подобрать (в сторону увеличения со­противления) резистор R23. При этом уровень выходной мощности контролируется по напряжению на звуковой катушке В1 (при звуке «Да-а»).