"Музыкальный" карандаш

Может ли обыкновенный грифельный карандаш звучать? Конечно, нет, скажете вы. Однако таким карандашом удается извлекать звуки разной тональности и даже исполнять несложные мелодии, если соединить его с несколькими деталями, показанными на рис. 53.

Правда, на схеме вы видите два карандаша, подключенных гибкими проводниками к одной точке — выводу переменного резистора R2. Сделано это для того, чтобы расширить музыкальные возможности нашего простого электромузыкального инструмента. В этом вы убедитесь немного позже.

На транзисторе VT1 собран генератор электрических колебаний. Возбуждение в нем возникает из-за положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора благодаря определенному включению обмоток трансформатора. Питание на генератор подается от источника GB1 через выключатель SA1, но звук появляется лишь тогда, когда хотя бы одним карандашом прикасаются к "клавиатуре" — ее роль выполняют резисторы R4 и R5. В этом случае через резисторы R2, R3 и резистор R4 (или R4 и R5) будет подано постоянное напряжение смещения, которое откроет транзистор, и генератор звуковой частоты включится. Звук будет слышен из динамической головки ВА 1 . Если отнести карандаш от клавиатуры, звук прекратится, поскольку теперь база соединена с плюсом питания (через резистор R1) и транзистор закрыт. В таком состоянии транзистор практически не потребляет тока.

Диапазон воспроизводимых звуков определяется сопротивлением резисторов R4 и R5 и может составлять несколько октав. Резистором R3 можно немного смещать диапазон в ту или другую сторону. Кроме того, он предупреждает выход из строя транзистора при случайной установке движка переменного резистора в крайнее правое по схеме положение и касании одним из карандашей верхнего вывода резистора R4 (иначе говоря, минусового провода источника питания). Резистор R2 позволяет плавно подстраивать начало октавы.

Возможности такого инструмента можно расширить, если вместо конденсатора С 1 подключать с помощью переключателя конденсаторы разной емкости.

Трансформатор — готовый, от абонентского громкоговорителя, рассчитанного на напряжение 15 В. В коллекторную цепь транзистора включают обмотку I, намотанную более тонким проводом и обладающую большим сопротивлением. В базовую цепь должна включаться обмотка I! из толстого провода (а значит, с меньшим сопротивлением).

В крайнем случае изготовьте трансформатор сами на магнитопроводе Ш12Х15. Обмотка I (ее наматывают в первую очередь) должна содержать 1000 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 58 витков ПЭВ-1 0,4. . .0,5.

Динамическая головка — любого типа мощностью 1—2 Вт и сопротивлением звуковой катушки постоянному току 4. . . . . .10 Ом. Конденсатор — бумажный, например МБМ. Постоянные резисторы R1, R3 — МЛТ-0,25, переменный R2 — любой конструкции, например СП-I . Источник питания — две последовательно соединенные батареи 3336. Выключатель питания — любой конструкции.

Резисторы R4 и R5 лучше всего изготовить самим из двух резисторов ВС мощностью по 2 Вт с любым сопротивлением. Последовательность работы такая. Сначала острой бритвой или лезвием ножа нужно счистить слой краски. Под ней вы увидите графитовый слой резистора, вьющийся в виде ленточки на фарфоровом основании с канавкой. Счистите этот слой наждачной бумагой. Совсем не обязательно зачищать фарфоровое основание добела достаточно поработать наждачной бумагой так, чтобы остался равномерный, значительно посветлевший слой графита.

К выводам одного из резисторов подключите омметр. Если вы хорошо зачистили графитовый слой, стрелка омметра не должна отклоняться даже при установке его в режим измерения больших сопротивлений. Не отключая омметра, нанесите мягким карандашом полоску на фарфоровое основание между выводами резистора. Стрелка омметра отклонится и покажет получившееся сопротивление. Продолжая водить грифелем карандаша по фарфоровому основанию и постепенно расширяя полоску, доведите сопротивление резистора до 10 кОм. После этого можете устанавливать резистор в конструкцию. Так же изготовьте и второй резистор.

Когда соберете все детали, подумайте о конструктивном оформлении игрушки. Взаимное расположение органов управления (переменных резисторов и выключателя, резисторов клавиатуры R4, R5, динамической головки, трансформатора и остальных деталей) не играет роли, поэтому допустимы самые разнообразные варианты конструкции, например, показанной на рис. 54. В небольшом корпусе со съемной нижней крышкой размещены батареи питания, трансформатор, транзистор, конденсатор и резисторы R1, R3. Эти детали, кроме батарей питания, можно смонтировать на плате, чертеж которой не приводится, поскольку она чрезвычайно проста и может быть выполнена самостоятельно. На верхней крышке корпуса укреплены динамическая головка (напротив ее диффузора выпилено отверстие, закрытое декоративной тканью), переменный резистор, выключатель питания и резисторы R4, R5 клавиатуры. Напротив клавиатуры желательно установить подставку с нотными знаками, расположение которых соответствует определенным точкам касания карандаша. Тогда музыкальный инструмент-игрушка станет полезен при обучении нотной азбуке, да и исполнять мелодию будет проще.

Для подключения карандашей подрежьте немного их концы, чтобы грифель выступал на 8. . .10 мм. Затем плотно намотайте на выступающие концы оголенные отрезки изолированного провода, обмотайте все это изоляционной лентой, наденьте на карандаш небольшую резиновую трубку и подпаяйте проводники от карандашей к выводу переменного резистора.

Включив питание, дотроньтесь острием любого карандаша до графитовой полоски резистора R4. Из динамической головки должен послышаться звук. Если его нет, значит, генератор не работает. При исправных деталях причина может быть одна — выводы обмоток трансформатора подключены неправильно. Достаточно поменять местами выводы одной из обмоток, и генератор начнет работать.

Установите карандаш на начало графитовой полоски резистора R4 (около верхнего по схеме вывода резистора) и подстройте переменным резистором звук, чтобы он соответствовал первой ноте октавы. При перемещении карандаша по полоске резистора высота звука будет возрастать. Самым высоким будет звук при установке карандаша вблизи нижнего (по схеме) вывода резистора R5.

Какова роль второго карандаша? Такой вопрос может возникнуть при постройке конструкции. Действительно, мелодию можно подобрать и одним карандашом. Тем не менее играть на инструменте нужно двумя карандашами, держа один в левой руке, другой — в правой. Второй карандаш позволяет быстро переходить к звукам второй или третьей октавы, "расположенным" на полоске резистор R5, что особенно важно при исполнении темповых мелодий. Кроме того, при одновременном касании клавиатуры обоими карандашами можно получать более плавные изменения высоты звука, что необходимо для точного исполнения мелодии. В этом нетрудно убедиться во время пользования игрушкой большим пальцем периодически касаются контактов сенсорного выключателя и одновременно поворачивают инструмент в горизонтальной плоскости относительно источника света, например настольной лампы.

При каждом касании пальцем сенсоров раздается звук той или иной тональности. Частотный диапазон инструмента зависит от яркости источника света, от расстояния до него и может составлять четыре октавы. Принципиальная схема светомузыкального инструмента приведена на рис. 60. На транзисторах VT1 и VT2 собран несимметричный мультивибратор (это генератор тона), частота колебаний которого зависит от емкости конденсатора С 1 , сопротивления резистора R3 и сопротивления фоторезистора R1. Изменение освещенности чувствительного слоя фоторезистора сказывается на его сопротивлении: при увеличении освещенности сопротивление фоторезистора падает, когда же освещенность уменьшается, сопротивление фоторезистора возрастает. А это, в свою очередь, влияет на тональность звука, издаваемого излучателем — головным телефоном BF1.

На остальных транзисторах выполнен сенсорный выключатель. В исходном состоянии, показанном на схеме, транзистор VT3 закрыт, мультивибратор отключен от источника питания GB1. Потребляемый устройством ток составляет доли миллиампера. Но стоит коснуться пальцем сенсоров Е 1 и Е2, как через них, а также через резистор R6 и эмиттерные переходы составного транзистора VT4, VT5 потечет ток. Он зависит от сопротивления участка кожи между сенсорами и составляет несколько микроампер. Этого достаточно, чтобы составной транзистор открылся, а вслед за ним открылся транзистор VT3. Как только это произойдет, мультивибратор начнет работать и из головного телефона раздастся звук. Потребляемый устройством ток возрастет до 20 ... 30 мА.