Помоги проекту - поделись книгой:
2.4.2. Практическое применение
Практическое применение ДП (кроме рассмотренного выше варианта) может быть разнообразным.
Например, датчик положения головы – при установке ДП в шлемофоны мотоциклов или в шлемофоны – аксессуары для компьютерных игр, или датчик наклона (отклонения под воздействием ветра) вертикальных строительных конструкций. ДП пригодились бы на Пизанской башне, для постоянного контроля изменения угла наклона к земле исторического памятника.
Так же возможно использование ртутного датчика, как устройство звукового извещателя падения или для контроля наклона в фототехнике. Как вариант, оправдано применение ДП для контроля положения вертикальной антенны (мачты) для радиопередающего устройства.
Кроме того, описать все возможные идеи, касательно особенностей применения портативного ДП трудно, ибо они бесконечны; очевидно, что вариантов применения ДП столь же много, как и альтернативных решений при разработке электрической схемы устройств одного принципа действия.
2.5. Что можно сделать из «игрушечной» радиостанции NS-881
Много вещей, «пылящихся в закромах» радиолюбителя могут получить вторую жизнь с помощью наших усилий и стараний. В статье хочу продолжить разговор о «переквалификации» относительно бесполезных или морально устаревших электронных устройств.
Портативная радиостанция-игрушка вряд ли может серьезно заинтересовать радиолюбителя по прямому назначению.
Скорее это «безобидная» детская игрушка для обучения азбуке Морзе кандидата перед вступлением в Союз радиолюбителей (или перехода на более высокую квалификационную категорию).
Устройство конструктивно состоит из генератора звуковой частоты, усилителя НЧ и приемо-передающего узла с несущей частотой 26 900 кГц. В разных вариантах этого типа трансиверов установленный кварц-резонатор может отличаться по частоте, а транзисторы маркироваться, к примеру, С9013, что, по сути, не влияет на качество сборки и надежность этой «игрушки».
Высокочастотная часть устройства выполнен на транзисторе VT1, двухкаскадный УЗЧ выполнен на VT2 и VT3; этот усилитель является самым главным элементом конструкции, разряжающим батарею питания.
Орган настройки частоты – подстроечный сердечник катушки контура. Однако при регулировке контура обычной металлической отверткой неизбежны дополнительные погрешности, из-за изменяемого стержнем отвертки поля в контуре.
Для процедуры регулировки необходима отвертка из непроводящего материала. При расположении рядом передатчика и приемника из одного комплекта невозможно определить уход частоты; в некоторых экземплярах уход рабочей частоты от номинального значения составляет до 2 МГц.
Поэтому в такой относительно простой конструкции нет смысла добиваться максимального соответствия частоты между приемником и передатчиком; полагаю, это имели в виду и производители устройства.
Учитывая небольшую мощность трансивера, при точной настройке несущих частот пользователю удается добиться увеличения дальности общения на сотню-другую метров, а в условиях городской застройки и того меньше. Все эти факторы обосновывают мое мнение о практической бесполезности этой «игрушки» для сколь угодно серьезного применения радиолюбителями. Однако, после несложной доработки, описываемой ниже, для данного устройства открываются новые перспективы.
Итак, для эффективного практического применения «игрушки» в быту маленького радиолюбителя, у меня возник ряд идей.
Во-первых, можно сделать «радиомаяк», дистанционно, в пределах сотни-другой метров оповещающий по радиоэфиру о срабатывании сигнализации (открывание двери подсобных помещений, бани, колодца, сарая, гаража).
Приемным узлом в данном и последующем варианте служит радиостанция, настроенная на волну 26,9 МГц.
Второй вариант аналогичного использования – тревожная кнопка, находящаяся постоянно в кармане одежды пожилого человека. При необходимости он может оповестить родных, находящихся в пределах одного дома (в других комнатах) о тревожной ситуации.
Да мало ли и других практических вариантов применения устройства NS-881; доработать его поистине лучше, чем просто «пылить» в закромах. В процессе работы могут возникнуть две сложности, которые, впрочем, легко устранимы.
2.5.1. Подбор частотного канала
Во-первых, «игрушечный» трансивер «запрограммирован» для передачи сигнала на частоте 26,9 МГц. Ни европейская сетка частот в гражданском диапазоне (частотный канал заканчивается на 5), ни отечественная не соответствуют этой частоте. Ближайший канал – 1C по европейской сетке (26,965 МГц). К слову, европейские каналы С2—С45, D1– D40 официально разрешены для использования в РФ.
Даже если замкнуть переключатель режимов «на передачу» и установить перемычку на кнопку с обозначением «азбука Морзе» (чтобы постоянно при наличии питания работал генератор 34), сигнал радиомаяка может принять только аналогичный «игрушечный» трансивер. А если его нет, или требуется оповещение на более распространенной частоте? Придется выпаять кварцевый резонатор и вместо него установить другой, исходя из сведений в табл. 2.1.
Соответствие частоты кварцевого резонатора выходной частоте трансивера NS-881[1][2]
Теперь при подаче питания на «игрушку», переставшую быть таковой после доработки, я имею полноценный радиомаяк, весьма полезный в хозяйстве для дистанционного оповещения и предупреждения хозяев о тех или иных событиях, случающихся на небольшом расстоянии от источника тревоги.
2.5.2. Экономия батарей
«Штатное» питание от батареи типа «Крона» не обеспечивает длительной работы модернизированного радиомаяка. Поэтому, если позволяет ситуация, рекомендую вместо нее использовать более мощный аккумулятор, к примеру, D10-012 емкостью 1,2 А/ч и напряжением 12 В. Для рассматриваемого устройства такое, чуть повышенное, относительно 9 В, напряжение не опасно.
Чтобы еще более снизить энергопотребление рекомендую заменить штатный усилитель низкой частоты (НЧ) на представленный ниже (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Электрическая схема усилителя
Такой рекомендации есть резонное обоснование. Дело в том, что большинстве разработок усилителей НЧ (в схемах, где используются транзисторы, микросхемы, к примеру, К174ХА10, К174УН4 и другие) даже в «спокойном» режиме – при отсутствии входного сигнала – ток потребления достаточно велик. А усилитель, схема которого представлена на рис. 3, имеет низкие искажения и ток покоя всего 700 мкА. Поэтому его я и рекомендую использовать для доработки в NS-881 (и в аналогичных малогабаритных радиостанциях и радиоприемниках, в других устройствах, где требуется усиление слабого сигнала в совокупности с экономичным питанием).
Усилитель работает в диапазоне частот 200—6000 Гц при неравномерности частотной характеристики (ХЧ) 3 дБ. Выходная мощность при напряжении питания 12 В примерно составляет 0,5 Вт при работе на нагрузку ВА1 сопротивлением 8 Ом.
В схеме применен экономичный микромощный операционный усилитель (ОУ) К140УД12. Для усиления малого выходного тока ОУ применяется двухтактный повторитель напряжения с большим коэффициентом усиления по мощности (КУМ), реализованный на 4-х транзисторах VT3-VT6. Цепь Rll, С6 предотвращает самовозбуждение усилителя на высоких частотах. Коэффициент усиления по напряжению (КУН) определяется соотношением сопротивлений резисторов R7 и R6.
Каскад на транзисторах VT1 и VT2 служит для обеспечения надежной работы ОУ (без искажений) при питании от однополярного источника. Отказ от обычного (традиционного для таких схемных решений) резистивного усилителя позволяет избежать возбуждения усилителя на низких частотах.
2.5.3. О деталях
В усилителе применены малогабаритные импортные резисторы с мощностью рассеяния 0,05 Вт. Можно использовать и резисторы для поверхностного монтажа, к примеру, типоразмера 0805. Оксидные конденсаторы – К50-35 или сходные по электрическим характеристиками и току утечки, остальные – КТ, КМ-5, КМ-6.
В качестве VT1, VT3 можно использовать транзисторы серий КТ3102, КТ3130, КГ6111, КТ342 с любым буквенным индексом. В качестве VT2 и VT4 – любые из серий КТЗ107, КТ6117; эти транзисторы должны иметь коэффициент передачи тока базы не менее 200. Транзистор VT5 можно заменить любым из серии КТ6115, КТ6112, КТ668, КТ685. Транзистор VT6 – КТ6114, КТ6117, КТ645, КТ680, КТ683. Микросхему К140УД12 можно заменить КР140УД1208 (цоколевка совпадает). В качестве ВА1 вместо «штатной» динамической головки от портативной радиостанции Си-Би диапазона NS-881 я использую 0,5-ГДШ-2.
2.5.4. Налаживание
Резистором регулировки громкости R3 уменьшают уровень входного сигнала до нуля. Далее, подбором сопротивления R1 устанавливают напряжение на эмиттерах VT1 и VT2 равное половине напряжения питания. Подбором сопротивления R5 нужно установить ток покоя усилителя, равный 700 мкА, при этом движок переменного резистора R3 должен находиться в нижнем (по схеме) положении, а динамическую головку на время измерения тока лучше отключить (чтобы исключить погрешность от тока утечки С7). Усиление по напряжению регулируется подбором сопротивления резистора R6.
Готовый усилитель желательно проверить с помощью генератора и осциллографа. При правильной компоновке элементов, возбуждения по высокой частоте (ВЧ) не возникает.
2.5.5. Подключение и применение
Вход усилителя (рис. 2.9) подключают к среднему выводу переменного резистора RP1 (обозначение на плате NS-881), регулятора громкости.
Как уже отмечалось выше, его применение в NS-881 значительно увеличило срок службы батареи.
Альтернативой описанного усилителя мощности может быть импортный интегральный УЗЧ, имеющий режим снижения потребляемой мощности. Но такой режим не удается задействовать без значительной доработки детектора радиоприемного тракта, что делает всю затею малорентабельной по времени и перспективному смыслу.
С другой стороны, простая доработка для «новой жизни» кажущегося бесполезным, игрушечного устройства, на мой взгляд, с учетом практически проведенных экспериментов, в том числе с заменой кварцевых резонаторов – для согласования с популярными и серийно выпускаемыми радиостанциями, заслуживает внимания.
2.6. Плеер для бабушки
Хочу привлечь внимание к нашим бабушкам и дедушкам – пожилым людям, которые не избалованы средствами связи и комфорта. Мы – молодежь – покупаем себе новые «игрушки», а старым, но эффективно работающим, уже нет места в «закромах». Сотовые телефоны, вышедшие из моды, как правило, передаются родственникам и продаются. А MP3-проигрыватели?
Устаревшие модели MP3-проигрывателей приходится выбрасывать или разбирать на части. Они могли бы послужить еще для наших прародителей (дедушек и бабушек), доставляя им несказанное удовольствие и добавляя комфорт на старости лет. Наши стареющие родственники привыкли считать каждую копейку, и часто экономят на себе. Сегодня можно увидеть у них в руках сотовые телефоны старых моделей, купленные на пенсию, или подаренные детьми (внуками) – те модели, которые уже дарителям не нужны. Оставим моральную сторону таких подарков, ведь бабушки и дедушки с удовольствием принимают и эти вещи, не претендуя на новинки, в результате родственники становятся мобильны в части связи и возможностей.
Таким же образом можно сделать приятное бабушке (дедушке), одарив их MP3-плеером, купленным, к примеру, лет 5 назад.
Этот MP3-плеер является проигрывателем со встроенной флеш-памятью. Он стильно выглядит и прост в обращении – все регулировки, включая регулировку громкости, осуществляются нажатием кнопок-клавиш. Воспроизводит музыкальные форматы MP3, WMA, WAV, МР2, МР1.
Небольшой (по нынешним меркам) объем памяти 256 Мб, питание от одного элемента ААА, разъем USB, позволяющий перезаписывать музыку с ПК, диктофон со встроенным высокочувствительным микрофоном, цифровой эквалайзер, FM-тюнер, зарядное устройство и аккумулятор (в виде элемента ААА), кабель для записи по линейному входу (кроме USB), входящие в комплект наушники – этот набор делает данную модель полезной во многих отношениях. Раскрою некоторые вышеназванные параметры шире:
Объем памяти 256 Мб позволяет записать в память проигрывателя 100–120 музыкальных композиций. Непрерывное время проигрывания при новом элементе питания составит порядка 2 час. Диктофон имеет отключаемую функцию VOR (пропуск тишины при записи). Встроенная функция памяти после отключения – при следующем включении плеер возвращается к тому моменту композиции, при котором был выключен. Битрейт (скорость передачи данных) 64-320 кбит/с.
Есть и «таймер сна». Эта отключаемая функция автоматически выключит плеер, если в заданное время (10–90 мин) не нажата ни одна кнопка. Однако, многие из вышеприведенных функций редко или даже никогда не будут использованы нашими бабушками и дедушками. По опыту я знаю, что они обращаются в основном к 2–3 простым функциям (то же касается и сотовых телефонов). Поэтому плеер, не смотря на кажущийся для нас анахронизм функциональных возможностей в сравнении с новейшими моделями и объемами памяти в десятки и сотни ГГб, для наших прародителей отличное средство развлечения в дороге или на отдыхе. А те из них, кто освоит функцию диктофона, могут «надиктовывать» мемуары. Но есть одно «но»…
2.6.1. Основной недостаток
Батарея, равно как и аккумулятор, быстро разряжается.
2 часа работы при максимальной громкости, согласитесь, это очень мало (успевает проиграться примерно 40 % записанных композиций). При дальней дороге приходится брать с собой до 4-х комплектов батареек.
И ресурс работы от одного элемента зависит не столько от уровня громкости (бабушки и дедушки часто плохо слышат), сколько от не отключаемой семицветной подсветки экрана, предусмотренной в данной модели. Отключить подсветку можно только принудительно.
2.6.2. Метод переделки
Он сводится к отключению плоской светодиодной матрицы, находящейся под ЖК-дисплеем.
Открутив 2 шурупа с тыльной стороны корпуса плеера мелкой крестообразной отверткой, вскрываем плеер и отделяем печатную плату от частей корпуса.
Теперь, перевернув плату на другую сторону, отпаиваем 4 проводника, ведущие к светодиодной матрице (общий провод – черный – контакт на плате 2), и вынимаем матрицу движением в сторону.
Саму матрицу W543 теперь также можно применять для световых эффектов. В ней задействовано 3 разноцветных светодиода, изменяющих свечение в зависимости от напряжения питания (в диапазоне 0–2 В). Черный провод – общий.
Плеер аккуратно собираем в обратной последовательности и передаем в пользование бабушке.
После незначительной переделки экран дисплея светиться не будет, а время работы от одного элемента питания увечится до 6 час, что с запасом обеспечит проигрывание по кругу всех записанных музыкальных композиций.
Также можно поступить с другими плеерами, где подсветка дисплея не отключается.
Кроме функции MP3-проигрывателя пожилой человек может использовать плеер и как накопительный банк памяти – это возможность надиктовать на диктофон (описанная выше) и, что более существенно – использование в виде флэш-накопителя с объемом памяти 256 Мб.
Это может удобно старым людям, например, для записи и последующей передачи в фотомастерскую изображений с компьютера или фотографий (в цифровом виде) от цифрового фотоаппарата. Объем памяти (при среднем сжатии) позволит вместить примерно 256 цифровых фото.
Причем для считывания данных с флеш-накопителя даже не требуется элемента питания, плеер просто вставляется в USB разъем компьютера или иного устройства (например, современного автомобильного проигрывателя CD где он предусмотрен), автоматически определяется как съемный диск, и начинается воспроизведение записанных композиций (или фотоизображений).
Выбрасывать столь ценную вещь жалко. А бабушка оценит внимание внука.
2.7. «Космические» или «нечеловеческие» звуки с помощью электронного устройства своими руками
Необычные звуковые эффекты, получаемые с помощью несложных приставок на микросхемах КМОП вполне способны поразить воображение читателей. Схема, представленная вниманию юных и не очень юных читателей на рис. 2.13 родилась в процессе различных экспериментов с популярной КМОП-микросхемой K176ЛA7.
Рис. 2.13. Электрическая схема «странных» звуковых эффектов
Одна и та же схема реализует целый каскад звуковых эффектов, в особенности животного мира, так сказать на «все случаи жизни».
Посудите сами: в зависимости от положения движка переменного резистора, установленного на входе схемы можно получить реальные звуки «кваканья лягушки», «соловьиной трели», «мяуканья кота», «мычания быка» и много-много других, даже различные человеческие членораздельные сочетания звуков, нетрезвое мычание и прочие нестандартные звуки.
Как известно, номинальное напряжение питания такой микросхемы 9 В, однако, как показывает практика для достижения особенных результатов, возможна работоспособность схемы при сознательном занижении напряжения до 4,5–5 В. Вместо микросхемы 176 серии в данном варианте вполне уместно использовать и ее более широко распространенный аналог серии К561 (К564, К1564).
Выход звуковых колебаний на звуковой излучатель ВА1 берется с выхода промежуточного логического элемента схемы.
Рассмотрим работу устройства в неправильном режиме – при напряжении питания 5 В. В качестве источника питания можно применить батареи из элементов питания (например, 3 элемента ААА, включенные последовательно) или стабилизированный сетевой источник питания с установленным на выходе фильтром – оксидным конденсатором емкостью от 500 мкФ с рабочим напряжением не менее 12 В.
На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор импульсов, запускаемый «высоким уровнем напряжения» на выводе I DD1.1. Частота импульсов генератора звуковой частоты (34), при применении указанных RC-элементов, на выходе DD1.2 составит 2–2,5 кГц. Выходной сигнал первого генератора управляет частотой второго (собранного на элементах DD1.3 и DD1.4). Однако, если «снять» импульсы с вывода
II элемента DD1.4 – никакого эффекта не будет. Один из входов оконечного элемента управляется через резистор R5. Оба генератора работают в тесной связке друг с другом, само-возбуждаясь, и реализуя зависимость от напряжения на входе в непредсказуемые пачки импульсов (на выходе).
С выхода элемента DD1.3 импульсы поступают на простейший усилитель тока на транзисторе VT1 и, многократно усиленные, воспроизводятся пьезоизлучателем ВА1.
О деталях
В качестве VT1 подходит любой маломощный кремниевый транзистор р-п-р проводимости, в том числе КТ361 с любым буквенным индексом. Вместо излучателя ВА1 рекомендую использовать телефонный капсюль TESLArnin отечественный капсюль ДЭМШ-4М с сопротивлением обмотки 180–250 Ом. При необходимости усиления громкости звучания необходимо дополнить базовую схему усилителем мощности и применить динамическую головку с сопротивлением обмотки 8-50 Ом.
Все номиналы элементов резисторов и конденсаторов рекомендую применить указанные на схеме с отклонениями не более чем на 20 % (касается резисторов) и 5-10 % (для конденсаторов). Резисторы типа MЛT 0,25 или 0.125, конденсаторы типа МБМ, КМ и другие с незначительным допуском влияния окружающей температуры на их емкость.
Резистор R1 переменный, с линейной характеристикой изменения сопротивления, номиналом 1 МОм.
Если необходимо остановиться на каком-либо одном понравившемся эффекте, например «кряканье гусей» – следует добиться данного эффекта очень медленным вращением движка R1, затем отключить питание, выпаять переменный резистор из схемы, и, замерив его сопротивление, установить в схему постоянный резистор.
При правильном монтаже и исправных деталях устройство начинает реагировать сразу.
В данном варианте звуковые эффекты (частота и взаимодействие генераторов) зависят от напряжения питания.
При повышении напряжения питания более 5 В, для обеспечения безопасности входа первого элемента DD1.1, необходимо подключить в разрыв проводника между верхним по схеме контактом R1 и положительным полюсом источника питания ограничивающий резистор сопротивлением 50–80 кОм.
Устройство находит авторское применение в качестве игрушки с домашними животными, дрессировки собаки.
На рис. 2.14 изображена схема генератора колебаний звуковой частоты (34) с переменной частотой.
Рис. 2.14. Электрическая схема генератора колебаний звуковой частоты
Поделиться книгой: