Забавный гимнаст

Небольшая коробка, рядом со стенкой которой на площадке расположена перекладина (турник), а на перекладине висит фигурка гимнаста — так выглядит эта игрушка (рис. 8). Щелчок выключателем, установленным на передней стенке коробки, — и гимнаст "оживает". Он начинает раскачиваться на перекладине. Расположенными на передней стенке ручками можно заставить гимнаста выполнять различные упражнения. Например, сделать полтора оборота вперед, остановиться наверху перекладины, а затем сделать один-два оборота назад. Или добиться раскачивания фигурки, а затем, постепенно увеличивая амплитуду раскачивания, перевести фигурку во вращение.

Что же заставляет фигурку гимнаста раскачиваться? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно заглянуть внутрь коробки — корпуса игрушки (рис. 9). Там находится большой диск 11, скрепленный с осью-перекладиной 10 и соединенный шкивом с небольшим электродвигателем 8. Выводы электродвигателя подключены к электронному устройству, подающему питание на электродвигатель "порциями" или импульсами. Чем продолжительнее импульс, тем дольше будет вращаться ось электродвигателя, значит, на больший угол повернется фигурка гимнаста. А чем меньше паузы между импульсами, тем быстрее, динамичнее движения фигурки. Изменяя ручками управления продолжительности (длительности) импульсов и пауз, нетрудно заставить фигурку выполнять нужные упражнения.

В электронном устройстве (рис. 10) работают три транзистора. На транзисторах VT1 и VT2 собран мультивибратор, вырабатывающий импульсы тока. Его транзисторы включаются попеременно — когда открыт VT1, закрыт VT2 и наоборот.

В итоге на коллекторе, скажем, транзистора VT2 появляются импульсы тока, протекающего через резистор R6, транзистор VT2 и цепь база-эмиттер (эмиттерный переход) транзистора VT3.

В цепях баз транзисторов включены цепи из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов. Эти цепи регулировки длительности импульса и паузы. Постоянные резисторы нужны, чтобы ограничить ток базы транзисторов при крайних нижних, по схеме, положениях движков переменных резисторов (т. е. когда переменные резисторы закорочены).

Импульсы тока мультивибратора поступают на усилитель, собранный на транзисторе VT3. В цепь коллектора транзистора включено электромагнитное реле К 1 . Когда транзистор VT2 открыт (во время импульса на его коллекторе), транзистор VT3 тоже открывается, срабатывает реле. Его подвижные контакты групп К 1 .1 и К1.2 замыкаются с нижними (по схеме) неподвижными контактами. Во время же паузы транзисторы VT2 и VT3 закрываются и подвижные контакты реле возвращаются в исходное положение, показанное на схеме.

В любом из положений контактов на обмотку электродвигателя М 1 будет подаваться постоянное напряжение с батареи питания GB1 (когда, конечно, замкнуты контакты выключателя SA1). Но полярность напряжения в каждом случае будет разная. Поэтому при срабатывании реле ось электродвигателя будет вращаться в одну сторону, а при отпускании — в другую. Кроме того, в зависимости от установленных переменными резисторами R2 и R3 длительностей импульса и паузы мультивибратора будет изменяться продолжительность подачи на электродвигатель напряжения той или иной полярности. А это, в свою очередь, определяет продолжительность вращения фигурки гимнаста в ту или другую сторону.

Мультивибратор с усилителем тока питается от двух последовательно соединенных батарей— GB1 и GB2, а электродвигатель только от батареи GB1. Чтобы после выключения питания (выключателем SA1) электродвигатель и транзисторы не потребляли ток от батареи GB2, установлен развязывающий диод VD2. С назначением диода VD1 вы уже знакомы по предыдущим конструкциям.

Вместо МП42А можно использовать любые другие транзисторы серий МП39— МП42, а вместо МП25А-МП25Б, МП42А, МП42Б. Диод Д2Е можно заменить на Д226 с любым буквенным индексом. Постоянные и переменные резисторы — любого типа, рассчитанные на мощность рассеяния не менее 0,25 Вт, конденсаторы — типа К50-3, К50-6 емкостью 10 мкФ на напряжение не ниже 6 В. Реле — типа РЭС 6 , паспорт РФО.452.107 (такой номер пишут на корпусе реле), но подойдет и другое, с двумя группами контактов на переключение и током срабатывания не более 100 мА при напряжении 5 ... 8 В (например, реле РЭС 9 , паспорт РС4.524.202).

Электродвигатель — любой, используемый в детских игрушках (например ДП-4, МДП-1). Батареи питания 3336.

Детали мультивибратора и усилителя тока, а также развязывающий диод смонтированы на плате из изоляционного материала (рис. 11). Плату 4 (см. рис. 9) крепят к выдвижной боковой стенке 6 корпуса /. Корпус игрушки изготавливают из толстого (5 ... 6 мм) текстолита, гетинакса или фанеры. Внутри корпуса устанавливают перегородку 7, а в образовавшемся отсеке между перегородкой и нижней стенкой корпуса — батареи питания 9.

Сверху к перегородке приклеивают эпоксидным клеем (или эпоксидной шпаклевкой, используемой автолюбителями) электродвигатель 8, к валу которого припаивают стальной (можно латунный или медный) шкив 13 диаметром 5 мм. Шкив соединяют тросиком 12 из капроновой лесы (или другого подходящего материала) с большим шкивом 11 (диаметром 90 мм), выточенным из стеклотекстолита, текстолита или гети-накса . Чтобы тросик не проскальзывал, его следует натереть порошком канифоли.

Большой шкив приклеен эпоксидным клеем к оси 10 перекладины, в качестве которой можно использовать отрезок стальной спицы. Ось пропущена через отверстие в боковой стенке корпуса и отверстия в стойках 3 перекладины. Между шкивом и стенкой корпуса на ось надета шайба, а на конец оси припаяна стальная втулка. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности оси и стоек желательно отполировать. Стойки крепят к подставке 2, приклеенной к дну корпуса. Сверху корпус закрывают крышкой 5.

Органы управления игрушкой - выключатель питания и переменные резисторы — установлены на передней стенке корпуса.

Фигурку гимнаста можно спаять из негодных радиодеталей или использовать подходящую готовую фигурку. К оси перекладины фигурку крепят жестко, иначе при вращении оси фигурка будет скользить и оставаться на месте или слегка покачиваться.

Игрушка начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Если же после ее включения электродвигатель будет вращать фигурку гимнаста лишь в одну сторону, нужно включить миллиамперметр на 100. . .200 мА последовательно с обмоткой реле и проверить работу усилителя тока. Если измеренный ток ниже тока срабатывания реле, возможной причиной может быть транзистор VT3 с низким коэффициентом передачи. Можно либо установить вместо него другой транзистор с большим коэффициентом, либо заменить реле.

Возможно, у вас сохранилась игрушка "гимнаст", состоящая из двух стоек-держателей, перемычки между ними и двух перекрещенных нитей в верхней части стоек, на которых укреплена фигурка гимнаста из фанеры. При нажатии на нижние концы стоек и небольшом сближении их фигурка приходит в движение и выполняет различные упражнения. Такую игрушку можно приспособить для наших целей. На подставке укрепляют игрушку так, чтобы одна из стоек была закреплена жестко, а вторая могла перемещаться и натягивать нити. К этой стойке внизу прикрепляют подвижный сердечник электромагнита-соленоида, обмотку которого подключают к источнику питания через нормально разомкнутые контакты реле. Электродвигатель и диод VD2 в этом случае, конечно, не понадобятся. При каждом срабатывании реле сердечник соленоида будет давить на нижний конец свободной стойки, как и при обычном пользовании игрушкой.

Внешне игрушка может выглядеть, как показано на рис. 12.