Твой друг электроника

Внутри диапазона частота колебаний, генерируемых мультивибратором, устанавливается при помощи реостата (регулируемого резистора R₆). Собранный генератор градуируется акустическим методом пр стандартному звуковому генератору, к выходу которого подключается громкоговоритель. Шкала наносится напротив указателя ручки резистора R₆. К выходу звукового генератора подключаются низкоомные телефоны. Наибольшая амплитуда подбирается изменением величины резистора R₅.

При определении числа оборотов двигателя частота следования импульсов мультивибратора подстраивается под частоту выхлопа газов двигателя. При этом нужно найти такое положение резистора R₆, при котором в телефонах будут прослушиваться звуковые биения — звуковые колебания очень низкого тона. Значит, совпадение частот найдено, и теперь остается по таблице установить число оборотов двигателя.

Рис. 8. Электронные тахометры

Электронный тахометр для автомобиля или катера

Транзисторный тахометр, блок-схема которого показана на рис. 8, б, позволяет определить число оборотов двигателя автомобиля или катера. Прерывистое напряжение, поступающее из системы зажигания, является модулирующими сигналами для генератора ЗГ.

В качестве такого генератора могут быть применены высокоомные телефоны, подключенные к прерывателю, к первичной катушке бобины зажигания или к магнето через конденсатор и потенциометр. Частота включения телефонов пропорциональна частоте новообразования или, что то же самое, скорости вращения двигателя. Вторым источником колебаний будет являться электронный тахометр, собранный по указанной выше схеме.

Электронный измеритель влажности почвы

В сухих районах или в период засухи в средней полосе нашей страны применяется искусственный полив посевов. Однако иногда возникает вопрос: каким образом можно быстро определить, на какую глубину проникла вода? И в этом случае окажет помощь звуковой генератор. Известно, что в зависимости от влажности почвы изменяется ее проводимость. Значит, по изменению электрического сопротивления слоя почвы на различной глубине можно определить ее влажность. Для этого в выходную цепь генератора или в цепь базы транзисторов подключают два датчика (см. рис. 9).

Рис. 9. Измеритель влажности почвы — спутник археолога

Датчики-щупы представляют собой стержни-трубки из изоляционного материала диаметром 15–20 мм. На поверхности стержней вдоль их осей жестко закреплены электроды. Эти «электроды выполняются в виде тонкостенных латунных или медных трубок и закрепляются на стержнях на некотором расстоянии друг от друга. Каждый электрод щупа с помощью одного из проводов многожильного кабеля соединен с переключателем П₁ измерительного звукового генератора. Переключатель позволяет подключать к генератору одну из пар электродов. При этом каждой паре электродов, а следовательно, и каждому положению 1–6 переключателя П₁ соответствует определенная глубина слоя почвы.

Вставив датчики в землю, как показано на рисунке, переключают электроды и по изменению громкости или частоты звука, слышимого в головных телефонах, делают вывод о глубине полива и влажности почвы. Для удобства определения глубины нахождения электрода в почве эти значения глубины можно отметить на шкале переключателя П₁.

Величина (датчика) щупов выбирается практически. Также практически, в зависимости от специфики измерений, выбирается количество электродов, определяется их длина и подбирается расстояние между щупами. Безусловно, наш прибор дает возможность делать лишь приблизительные выводы, однако после приобретения практических навыков определения будут более точными.

Конструкцию прибора можно несколько усложнить, заменив головные телефоны чувствительным электрическим мостом со стрелочным прибором. Такой более точный прибор можно применить для строительно-изыскательских целей и во время археологических раскопок. Он поможет обнаружить крупные неоднородности или предметы, находящиеся в поверхностном слое грунта, так как такие предметы будут изменять сопротивление почвы на соответствующей им глубине залегания.

Электронный сторож

Автолюбители-туристы и шоферы-профессионалы знают, что в ночное время часто совершаются наезды на автомашины, стоящие из-за аварии или по другой причине на боковой стороне дороги (сигнальные фары обычно выключаются, чтобы «не посадить» аккумуляторы). Для предупреждения наезда идущего по дороге транспорта на такую машину можно оградить место ее стоянки двумя электронными фонарями-мигалками.

Электронные мигалки весьма экономичны, и их можно подключать к аккумуляторной батарее автомобиля без боязни «посадить» ее или к батарейкам для карманных фонариков.

Принципиальная схема электронной мигалки-сторожа и ее конструкция показаны на рис. 10.

Рис. 10. Электронный сторож

Основой электронной схемы является мультивибратор, собранный на двух транзисторах Т₁ и Т₂, и усилитель мощности на транзисторе Т₃, в коллекторную цепь которого включена нагрузка-прерыватель[1]. Нагрузкой транзистора Т₃ является обмотка малогабаритного реле Р. Для прибора подойдет любое электромагнитное реле, надежно срабатывающее от напряжения 2,5–3 в при токе 30–40 ма и имеющее одну группу контактных пластин, работающих на переключение. Все транзисторы, применяемые в приборе, типа П13—П16.

Электрические данные цепочек R₂ — С₁ и R₄ — С₂ подобраны таким образом, что мультивибратор генерирует колебания несимметричной формы.

Транзистор Т₂, работающий в режиме переключения, остается запертым в течение времени, пока конденсатор С₁ разряжается через цепочку резисторов R₂ и R₃ (примерно около 1 сек). Время, в течение которого транзистор Т₂ бывает открыт, определяется величиной резистора R₄ и емкостью конденсатора С₂ и равно примерно 0,5 сек.

Пульсирующий ток, возникающий в эмиттерной цепи транзистора Т₂, подается непосредственно на базу транзистора Т₃, вводя его в насыщение, когда Т₂ открыт, и запирая, когда Т₂ заперт. При этом якорь электромагнитного реле Р, включенного в коллекторную цепь транзистора Т₃, то притягивается к сердечнику, то. отходит от него. Контактная группа реле включает и выключает сигнальную лампочку Л₁.

При использовании источника питания напряжением 9 в в цепь коллектора транзистора Т₃ для ограничения коллекторного тока включается резистор R₆* величиной 200 ом. Фонари выполняются по форме дорожного знака «прочие опасности». Переднюю и заднюю стенки корпуса фонаря 1 можно вырезать из прозрачного или «молочного» органического стекла толщиной 3–5 мм в виде равностороннего треугольника, сторона которого должна быть равна 120–150 мм.

Внутренняя поверхность этих стенок окрашивается лаком — треугольник светлым красным, восклицательный знак черным и, когда они подсохнут, вся поверхность покрывается светлым желтым лаком. При окраске следует соблюдать пропорции, установленные для этого дорожного знака.

Лицевые стенки 1 приклеиваются к двум боковым стенкам 2, вырезанным из более толстого оргстекла и покрашенным светлым желтым лаком. Основание 3 выполняется в виде плоской коробки, сделанной из пластмассы или согнутой из металла. На крышке основания монтируется патрончик 4 с низковольтной лампочкой 5, например МН14 (3,5 в, 0,16 а). Внутри основания 3 монтируется электронная схема и источник питания или выводятся клеммы для присоединения проводов, подключаемых к автомобильной аккумуляторной батарее.

Верхняя часть корпуса прикрепляется к основанию болтами 6. Сам же фонарь устанавливается на треноге 8, для чего в основании укрепляется обойма 7 с резьбой.

Электронный указатель поворотов

Известно, что мотоцикл и велосипед не имеют указателей поворота, а у велосипеда нет даже стоп-сигнала. Это делает опасной езду, особенно в темное время суток. Поэтому мы рекомендуем собрать мигалку — указатель поворотов по уже известной вам схеме мультивибратора (см. рис. 11, а).

Ко второму плечу мультивибратора (транзистору Т₂) подключен дополнительный элемент — транзистор Т₃ типа П201.

На выходе схемы попарно включаются четыре или шесть лампочек. Они монтируются в металлическом разделенном перегородками корпусе. Размеры корпуса подбираются произвольно (см. рис. 11, б). Одна из стенок корпуса делается из органического стекла. С внутренней стороны этой стенки укрепляется металлический или пластмассовый трафарет с изображением стрелок. На велосипеде между стрелками можно дополнительно поместить лампочки стоп-сигналы (см. рис. 11, в). В этом же корпусе монтируется мультивибратор. Впрочем, возможны и другие варианты оформления указателя поворотов. Например, можно установить два указателя поворотов — один впереди, другой сзади машины. Тогда у изображения стрелок электронного указателя поворотов монтируется только по одной лампе.

Управление прибором осуществляется при помощи выносного переключателя П₁ на три положения (например, телефонного типа), который монтируется на рулевой колонке (см. рис. 11, а). При установке на велосипеде можно смонтировать сигнальный щиток с переключателем на пять положений (см. рис. 11, г).

На мотоциклах питание прибора осуществляется от аккумулятора, а на велосипеде — от батареек для карманных фонариков.

Батарейки размещаются в корпусе прибора. На работе схемы прибора мы не останавливаемся, так как о действии подобных схем было рассказано выше.

Рис. 11. Электронный указатель поворотов

Экономичный фонарик

В туристском походе, на рыбалке или летом на даче карманный фонарик — одна из самых необходимых вещей. Но вот беда… батарейка фонарика расходуется за 2–3 ч работы. Как заставить работать фонарик дольше?

Посмотрите снова на схему электронного сторожка (рис. 10) — ведь это почти полное решение вопроса. Необходимо только значительно сократить интервалы между включениями лампочки и и уменьшить время ее горения. Для этого нужно подобрать величины емкости конденсаторов С₁ и С₂ так, чтобы якорь реле Р вибрировал с частотой около 20 гц[2]. Пластины реле будут с этой же частотой включать и выключать лампочку.

В фонарик ввинчивается лампочка 2,5 в х 0,16 а. Такая лампочка будет гореть с некоторым перекалом, но благодаря тому, что она все время выключается, можно не бояться — она не перегорит. В то же время, благодаря свойствам нашего глаза, нам будет казаться, что лампочка горит непрерывно (вспомните смену кадров в кино). Таким образом, срок работы батарейки увеличится во много раз.

Все детали мультивибратора и реле нужно смонтировать очень плотно на панельке, вставляемой в корпус электрического фонарика.

Контактные пружины, идущие к лампочке и батарейке, нужно снять, а провода припаять непосредственно к цоколю лампочки. Реле Р можно взять типа РЭС-10 (паспортный № 303), срабатывающее от напряжения 2,5–3 в, с сопротивлением катушки 100–300 ом.

Рис. 12. Электронный фонарик

Мультивибратор и холодильник

Наша промышленность выпускает около двадцати видов компрессионных и абсорбционных домашних холодильников. Температура внутри шкафа компрессионного холодильника регулируется автоматическим включением мотора компрессора. Экономично, но немного шумно. В абсорбционных («Ладога 2-М», «Север-6» и др.) движущихся частей нет и работают они совершенно бесшумно. Однако по сравнению с компрессионными, при меньших полезных объемах холодильной камеры, они потребляют электроэнергии в два-три раза больше. Не экономично!

Знакомый читателю мультивибратор может сыграть роль домашнего эконома, периодически включающего и выключающего такой холодильник (подобное устройство предложено радиолюбителем И. Глузманом).

На двух транзисторах Т₁ и Т₂ типа П13—П16 с коэффициентом усиления В = 80 собирается мультивибратор с большой постоянной времени. Об этом свидетельствуют значительные величины сопротивления резисторов и емкости конденсаторов. Нагрузкой второго каскада служит реле Р, включающее и выключающее питание холодильника с интервалом 30–50 сек. Для этого годится любое реле с током срабатывания 12–15 ма (например, типа РС-18, перемотанное проводом ПЭ-0,1 до получения сопротивления 800–850 ом). Параллельно контактам реле подключена искрогасящая цепочка, состоящая из резистора R₅ и конденсатора С₄, а параллельно обмотке — С₃ для предотвращения вибрации.

Питание цепей баз и коллекторов раздельное: от выпрямителя через делитель (резисторы R₆ и R₇). Выпрямитель монтируется по мостиковой схеме на четырех диодах типа Д7Г. Трансформатор Tp₁ собирается на сердечнике УШ-12, толщина набора 17 мм. Первичная обмотка (220 в) состоит из 5200 витков провода ПЭЛ-0,08, вторичная — из 1060 витков провода ПЭЛ-0,16. Параллельно гнездам Гн₁ — включается «холодильник», через резистор R₈ включается индикатор — лампа Л₁ типа МНЗ. Второй индикатор — лампа Л₂ типа МН15 (26 а х 0,16 а) — подключается параллельно резистору R₇.

Собирается прибор в пластмассовом или металлическом корпусе. На передней панели монтируются гнезда Гн₁ для подключения холодильника и Гн₂ для подключения самого прибора к сети переменного тока, гнездо предохранителя Пр, тумблеры П₁ и Вк, индикаторные лампы и регулируемый резистор R₃. Около ручки этого резистора устанавливается шкала, градуированная в секундах (от 20 до 60 сек). Около переключателя (тумблера П₁) устанавливаются надписи «прямо» и «автомат».

Рис. 13. Реле-автомат для холодильника

Работа автомата. В соответствующие гнезда прибора включается вилка шнура холодильника. Переключатель П₁ устанавливается в положение «прямо». Переключатель нагревателя холодильника (регулятор «холода») устанавливается в положение Р_макс. Прибор подключается к сети. Затем включается тумблер Вк — холодильник включен (лампа Л₁ включена). Примерно через 10 ч работы переключателем П₁ включается автомат (при этом зажигается индикаторная лампа Л₂). Время интервалов выключения холодильника устанавливается опытным путем в зависимости от загрузки холодильника и температуры в помещении.

Электронный звонок

Все уже давно привыкли к тому, что в каждой городской квартире имеется электромеханический звонок, включаемый кнопкой, укрепленной около входных дверей. Очень часто такой звонок включается при помощи «гнома» — понижающего трансформатора.

Первичная обмотка этого трансформатора постоянно подключена к квартирной электропроводке. Следовательно, во-первых, она постоянно находится под током, во-вторых, постоянно потребляет электроэнергию. Выгодно ли это?

Поступают и иначе. Подключают звонок непосредственно к сети 127 или 220 в. Тогда не только звонок, но вся звонковая проводка и кнопка находятся под высоким напряжением. Это не только не рационально, но и опасно, так как может в случае повреждения изоляции соединительных проводов или кнопки привести к электрической травме. Какой выход?

Очень простой! Нужно применить фонический звонок — звуковой генератор. Цепь такого звонка будет состоять из батарейки электропитания, звукового генератора, соединительных проводов и дверной кнопки. Она подключается в разрыве цепи питания генератора. Источником звуковых колебаний будет служить малогабаритный электродинамический громкоговоритель, подключенный к выходу звукового генератора. Монтируется фонический звонок в небольшом пластмассовом, металлическом или деревянном корпусе размерами 120х70х40 мм. Можно для этой цели воспользоваться имеющимся в продаже корпусом от карманного приемника «Пионер». Внутри корпуса на пластмассовой панели монтируются детали генератора, там же размещается батарея питания и громкоговоритель. Напротив местонахождения диффузора в боковой стенке корпуса сделайте соответствующее отверстие круглой или фигурной формы. На одной из стенок корпуса монтируются две клеммы или два гнезда для подключения соединительных проводов, идущих к кнопке.

Читатель! Вы ищете ссылку на рисунок? Ее не будет. Мы предоставляем вам возможность построить самостоятельно конструкцию фонического звонка, руководствуясь имеющимися в этой книге схемами.

Фонический звонок удобно применить и в учреждениях. Во-первых, соответственно подключив регулируемые резисторы, можно изменять громкость и высоту тона звукового сигнала. Во-вторых, можно закодировать несколько команд по частоте. Для этого необходимо регулируемый резистор, предназначенный для изменения частоты генерируемых импульсов, заменить несколькими, не равными по величине постоянными резисторами и подключить несколько звонковых кнопок. Каждая из кнопок будет соединена с одним из резисторов.

Прибор для начального обучению письму

Можно ли, например, процесс обучения письму сделать занимательным для первоклассников? Да! Если воспользоваться прибором, который показан на рис. 14, а. Хотите знать, как он работает? Пожалуйста.

Устройство прибора. На металлической пластинке-планшете краской наносят изображения обычных школьных прописей. Ученик берет «авторучку» и старается обвести написанные на планшете буквы. Задача заключается в том, чтобы избежать отклонения «пера» от начертания букв. При отклонении раздается звуковой сигнал низкого тона, слышимый в подключаемых к прибору радиотелефонах или громкоговорителе, и зажигается лампочка, дающая сигнал учителю.

Прибор собирается в пластмассовом или деревянном корпусе в виде наклонной или плоской коробки. Верхняя крышка корпуса (планшет) вырезается из листа металла — алюминия, латуни или железа. В свою очередь, в верхней части планшета вырезается отверстие для небольшой пластмассовой или текстолитовой панели.

На этой панели монтируются гнезда для подключения радиотелефонов, выводятся ручки регулируемых резисторов R₁ и R₂, выключатель Вк и контрольная лампочка Л₁ низкого напряжения для подачи сигнала учителю. Здесь же устанавливается клемма или гнездо Гн₁ для подключения провода, идущего к перу (шариковой авторучке или заменяющему ее металлическому стержню), и четыре штифта для наложения съемных матриц с прописями. Внутри корпуса монтируются звуковой генератор и источник электропитания — батарейка Б.

Электрическая схема прибора показана на рис. 14, б. На схеме прибор питается от батареи типа КБС. Однако при добавлении выпрямителя возможно питание от сети переменного тока.

На планшет накладываются металлические листы — матрицы (латунь, алюминий), на которых токонепроводящей краской (лак, нитролак) наносят тексты школьных прописей. Таких матриц можно сделать несколько с различными текстами прописей, и несколько раз менять их во время проведения занятий. Листы матриц устанавливают; при помощи штифтов, для чего в листах по углам делают отверстия. Минус источника тока (батареи Б) подводится к клемме, к которой присоединяется провод, идущий к металлическому перу. Это перо через металлический лист матрицы, соединенной со звуковым генератором, образует сигнальную цепь, работающую на головные телефоны и сигнальную лампочку Л₁.

Рис. 14. Прибор для начального обучения письму

Работа прибора. Ученик приобретает навык письма путем обвода прописи металлическим пером. При правильном обведении текста, написанного на матрице, сигнальная цепь разорвана и ученик не слышит сигнала, а лампочка выключена. Если же рука сбивается — металлическое перо, соединенное с источником питания звукового генератора, включает сигнальную цепь. Ученик слышит в головных телефонах сигнал звуковой частоты, тональность и громкость которого можно изменять потенциометрами R₁ и R₂. Таким образом достигается контроль правильности обвода прописи.

Если преподаватель желает одновременно получать информацию от всего класса, то по панели монтируется еще одна пара гнезд Гн₂. Эти гнезда подключаются параллельно лампочке Л₁. Провода, идущие от этих гнезд, подводятся к лампочкам, монтируемым на общем сигнальном пульте на столе преподавателя.

Этот метод позволяет учащимся быстрее приобрести навыки в письме, а педагогам прибор позволяет определить, как быстро учащиеся овладевают процессом письма, с какими трудностями они встречаются и найти новые методические приемы обучения.

Приборы для слепых

Конструктивно этот прибор напоминает устройство для начального обучения письму (см. рис. 15, а, б). Слепые лишены возможности выполнять движения под контролем зрения, поэтому сигнальная цепь выполняется иначе. Лампочка из сигнальной цепи исключается. Металлическое перо соединено проводом со звуковым генератором и через металлическую матрицу образует сигнальную цепь, включающую громкоговоритель Гр или изменяющую тональность генератора.

В первом случае металлический планшет и щуп подключаются к генератору при левом положении переключателя П₁, во втором случае — при правом положении переключателя П₁.

Рис. 15. Прибор для обучения слепых письму и начертанию геометрических фигур