Музыкальный автомат

Всего три микросхемы, столько же кремниевых транзисторов да немногим более десятка резисторов и конденсаторов понадобится для постройки музыкального автомата (рис. 70), исполняющего мелодию из восьми звуков.

"Сердцем" автомата является тактовый генератор, собранный на элементах DD1.1, DD1.2 и транзисторе VT1. Он вырабатывает прямоугольные импульсы, частота следования которых зависит, от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С 1 . Импульсы тактового генератора поступают на счетчик, составленный из четырех последовательно соединенных триггеров. При поступлении на счетчик каждого тактового импульса изменяется состояние одного из триггеров. Если, к примеру, от первого импульса триггер DD2.1 принял единичное состояние и на его прямом выходе (вывод 5 элемента DD2.1) появился сигнал логической 1, то при втором импульсе в такое же состояние переходит триггер DD2.2, при третьем — DD3.1, при четвертом - DD3.2.

Одновременно с приходом четвертого импульса изменяется сигнал на инверсном выходе триггера DD3.2, а значит, на входе D первого триггера. Теперь при каждом последующем импульсе состояние триггеров будет поочередно изменяться на противоположное. Иначе говоря, первая четверка импульсов тактового генератора переводит триггеры поочередно в единичное состояние, а вторая — в нулевое и т.д.

К прямым выходам триггеров подключена цепочка резисторов R4—R11 — это так называемый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Постоянное напряжение на выходе ЦАП (на точке соединения резисторов R11, R10) будет изменяться в зависимости от состояния триггеров счетчика в данный момент. Поскольку различных сочетаний состояний триггеров может быть восемь, значит, на выходе ЦАП будет восемь различных постоянных напряжений за один полный цикл работы счетчика.

Выходное напряжение ЦАП поступает на базовые цепи транзисторов VT2, VT3 несимметричного мультивибратора, выполняющего роль генератора тона. Через развязывающий каскад на элементе DD1.3 к мультивибратору подключена маломощная динамическая головка ВА 1 , которая преобразует электрические колебания мультивибратора в звуковые.

С каждым импульсом тактового генератора частота мультивибратора изменяется, поэтому в головке будет слышна та или иная мелодия — она зависит от выбранных при налаживании сопротивлений подстроечных резисторов.

В автомате можно использовать транзисторы серий КТ312, КТ315 или другие маломощные кремниевые транзисторы структуры п-р-п со статическим коэффициентом передачи тока 30... 100. Вместо логических элементов микросхемы К155ЛАЗ подойдут элементы И-НЕ (ЗИ-НЕ , 4И-НЕ) других микросхем серии К155, включенные инверторами, т.е. с соединенными вместе всеми входными выводами.

Постоянные резисторы — МЛТ-0,25 (можно МЛТ-0,125), подстроечные — СПЗ-16. Оксидный конденсатор С 1 — К50-6, конденсаторы С2, СЗ — любые малогабаритные, например КЛС, КМ. Динамическая головка — 0,1ГД-17 или другая малогабаритная, мощностью 0,05 — 0,25 Вт со звуковой катушкой сопротивлением постоянному току 6... 10 Ом. Источник питания — батарея 3336, выключатель — малогабаритный кнопочный, скажем, KM1-I. Подойдет, конечно, и выключатель типа тумблер на два положения, но кнопочный выгоден тем, что мелодия будет звучать до тех пор, пока нажата кнопка выключателя. Энергия батареи расходуется в этом случае более экономно.

Детали автомата, кроме динамической головки, выключателя и источника питания, смонтированы на плате (рис. 71) из изоляционного материала. Плату размещают внутри небольшого корпуса, конструкция которого может быть произвольной, например, показанной на рис. 72. На съемной нижней крышке корпуса крепят металлической скобой батарею питания, а на верхней панели — динамическую головку и кнопочный выключатель.

Перед налаживанием автомата движки подстроечных резисторов устанавливают в нижнее (по схеме) положение и подают на автомат питание (при наличии кнопочного выключателя замыкают проволочной перемычкой его выводы). Сразу же в динамической головке должен появиться звук, что будет свидетельствовать об исправности мультивибратора. Если при распайке выводов микросхемы не были допущены монтажные ошибки, тональность звука будет изменяться, т.е. начнет прослушиваться какая-то мелодия. Частота смены тона, а значит, темп мелодии и ее общая продолжительность (исполнение восьми звуков) могут быть изменены подбором резистора R1 или конденсатора С 1 . Саму же мелодию подбирают под-строечными резисторами, перемещая их движки при "срабатывании" соответствующего триггера счетчика.

Для получения той или иной мелодии можно подключать верхние (по схеме) выводы, подстроечных резисторов к выходам других триггеров по сравнению с указанными на схеме. К примеру, вывод резистора R5 можно подключить к выводу 9 триггера DD2.2, а вывод резистора R7 — к выводу 5 триггера DD3.1 и т.д. Иначе говоря, автомат обладает широкими возможностями подбора нужной мелодии.

Иногда более приятное звучание получается, если установить конденсатор С 2 такой же емкости, что и С1 (т.е. сделать мультивибратор симметричным), а перемычку между выводом 6 элемента DD1.2 и точкой соединения резисторов R3, R6 — R8 убрать. Но в этом случае бывает необходимо повысить частоту тактового генератора подбором резистора R1.

Помощь при налаживании автомата окажут световые индикаторы, временно включенные между входами триггеров и общим проводом. Каждый такой индикатор может быть составлен из последовательно соединенных резистора сопротивлением 680 Ом и светодиода (катодом - к общему проводу) АЛ102Г. Теперь по зажиганию светодиодов нетрудно следить за состоянием триггеров счетчика и перемещать движок соответствующего подстроечного резистора.