Кукушка

"Ку-ку, ку-ку, ку-ку ..." — эти звуки доносятся из небольшой шкатулки (рис. 19), на крышке которой находится фигурка кукушки. Но стоит снять фигурку или приподнять ее над шкатулкой — звуки прекращаются. Секрет в том, что к основанию фигурки приклеен небольшой постоянный магнит, а внутри шкатулки около крышки расположен геркон — герметизированный контакт. Эта деталь представляет собой две контактные пружины, запаянные в стеклянную трубку. Когда к геркону приближают магнит, то под действием магнитного поля контактные пружины (они из ферромагнитного материала) изгибаются и касаются друг друга. Цепь питания электронного имитатора звука кукушки замыкается.

Принципиальная схема имитатора приведена на рис. 20. В нем десять транзисторов. На транзисторах VT7 и VT8 собраны генераторы тона, вырабатывающие сигналы, соответствующие первому и второму звукам голоса кукушки (они, как вы знаете, разной тональности). Но генераторы не должны работать постоянно, их нужно включать поочередно. Для этого служат каскады на транзисторах VT3, VT4 (для первого генератора) и VT5, VT6 (для второго генератора). Можно считать эти каскады своеобразными формирователями напряжения смещения, открывающего транзисторы генераторов и обеспечивающие их работу. Управляющий сигнал на формирователи поступает с задающего генератора — мультивибратора на транзисторах VT1 и VT2. Когда на коллекторе транзистора VT2 появляется импульс отрицательной полярности (иначе говоря, транзистор закрывается, и напряжение на его коллекторе возрастает скачком), то такой же импульс появляется на коллекторе транзистора VT4, а затем и на коллекторе VT6. Сначала включается первый генератор, а затем (через некоторое время, определяемое задержкой прохождения сигнала в каскадах на транзисторах VT5, VT6) — второй.

Снимаемый, с общей части нагрузки генераторов тона (резистора R23) сигнал поступает на усилитель звуковой частоты, собранный на транзисторах VT9, VT10. Нагрузкой усилителя является динамическая головка ВА 1 , подключенная через выходной трансформатор Т1.

Игрушка начнет работать, как только замкнутся контакты геркона SA1 и подключат к ней источник питания GB1. Параллельно источнику подключен конденсатор С16 сравнительно большой емкости, предотвращающий самовозбуждение устройства из-за связи между каскадами через источник питания.

Рис. 19. Внешний вид игрушки "Кукушка"

При подборе деталей для игрушки нужно помнить следующее. Транзисторы мультивибратора должны быть со статическим коэффициентом передачи тока 40 . . . 60, транзисторы формирователей — 20 ... 40, транзисторы генераторов тона — 90... 100, транзисторы усилителя — 60 . . . 100. Конечно, вместо МП42Б подойдут и другие транзисторы серий МП39—МП42 с указанными коэффициентами передачи. Все резисторы — МЛТ-0,25, оксидные (электролитические) конденсаторы — К50-6, К50-3 или другие, рассчитанные на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме. Выходной трансформатор — от любого малогабаритного транзисторного приемника (используется половина первичной обмотки). Динамическая головка — малогабаритная, мощностью 0,1 — 0,5 Вт (например, 0,25 ГД-19). Источник питания — батарея "Крона", аккумулятор 7Д-0,1 или две батареи 3336, соединенные последовательно. Для первых двух источников можно использовать в качестве разъема ХТ 1 колодку от негодной "Кроны", третий подключать с помощью канцеляреких скрепок с припаянными к ним проводниками от конденсатора С16.

Детали имитатора смонтированы на плате (рис. 21), вырезанной из изоляционного материала. Для подпайки выводов деталей на плате установлены контактные лепестки. Плата с помощью металлических уголков устанавливается вертикально внутри шкатулки (рис. 22). На две шкатулки укреплены динамическая головка, выходной трансформатор, батарея "Крона" с разъемом и конденсатором С16 (его выводы подпаяны к разъему). Геркон (типа КЭМ-1, КЭМ-2 или другой) можно припаять к лепесткам стоек, прикрепленных к дну шкатулки, либо с помощью толстых медных проводников соединить с соответствующими лепестками на монтажной плате. В любом случае геркон должен быть максимально приближен к крышке шкатулки.

Если геркон не удастся приобрести, не огорчайтесь. Выключатель может быть самодельный в виде двух пластин, укрепленных на внутренней стороне крышки и с выходящим наружу толкателем от одной из пластин. Когда фигурку кукушки ставят на толкатель, пластины замыкаются и включают имитатор звуков. Можно воспользоваться конструкцией выключателя, примененной в предыдущей игрушке.

Налаживание имитатора начинают с генераторов тона. Выводы резисторов R13 ий18 временно отключают от коллекторов соответствующих транзисторов и подключают каждый через кнопочный выключатель (например, звонковую кнопку) к минусовому выводу источника питания. Выводы геркона замыкают. Нажимая поочередно кнопки выключателей, прослушивают работу генераторов и устанавливают их частоты подбором конденсаторов С 7 , С8 для первого генератора и С10, С11 для второго так, чтобы тональность первого генератора была несколько выше, чем второго. Если звук будет казаться звонким, нужно взять конденсатор С15 большей емкости. При слишком заглушенном звуке емкость конденсатора должна быть меньше.

Вновь подключив указанные резисторы к коллекторам транзисторов, проверяют работу мультивибратора и формирователей и окончательно устанавливают (если это понадобится) частоты генераторов подбором резисторов R13 и R18. Продолжительность работы генераторов корректируют подбором конденсаторов С 4 и С5, а периодичность "кукования" — подбором конденсаторов С1 и С2.

Правдоподобность звука имитатора во многом зависит от акустики корпуса, в котором размещена динамическая головка. Лучшие результаты удается получить при подключении к имитатору выносной акустической системы (рис. 23) — металлического стакана с размещенной внутри (примерно в середине) динамической головкой. В этом варианте можно предусмотреть дополнительный разъем на корпусе имитатора для подключения выносной системы. Разъем должен быть включен так, чтобы при работе выносной системы внутренняя головка отключалась.

Имитатор звуков кукушки можно собрать и по несколько иной схеме, приведенной на рис. 24. Он состоит из генератора синусоидальных колебаний, собранного на транзисторе VT3, мультивибратора на транзисторах VT1, VT2 и усилителя звуковой частоты на транзисторе VT4. Мультивибратор позволяет изменять частоту и длительность колебаний генератора, а также длительность пауз между пачками синусоидальных колебаний. В результате создаются звуковые сигналы, имитирующие зов кукушки.

Познакомимся подробнее с работой имитатора. Начнем с того момента работы мультивибратора, когда транзистор VT1 открыт, a VT2 закрыт. Тогда будет закрыт и диод VD5, поскольку подаваемого на него через резистор R13 напряжения недостаточно для открывания. При этом частота сигнала генератора будет определяться контуром, образованным обмоткой I трансформатора и емкостью конденсатора С 6 . Длительность сигнала, соответствующего первому звуку зова кукушки, определяется продолжительностью разрядки конденсатора С 1 через резисторы R1 и R2.

Когда мультивибратор изменит свое состояние (транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется), диод VD5 откроется и подключит конденсатор С 7 параллельно контуру генератора. Частота генератора понизится и станет соответствовать второму звуку зова кукушки. Длительность этого звука больше, чем первого, — ведь теперь она определяется продолжительностью разрядки конденсатора С 2 через резисторы R3 и R4, а номиналы этих деталей значительно превышают номиналы таких же деталей в левом плече мультивибратора. После разрядки конденсатора мультивибратор возвращается в первоначальное состояние.

Итак, получены два звука, имитирующие зов кукушки и следующие друг за другом. Но настоящая кукушка издает звуки с паузой между первой и последующей парами звуков. Для получения такой паузы служит цепь R6, С 4 , VD1, VD3. Во время первого звука, когда транзистор VT2 закрыт, конденсатор С 4 быстро заряжается (через резистор R4 и диод VD1) до напряжения источника питания. Диод VD3 при этом закрыт, генератор работает. Когда же транзистор VT2 откроется, конденсатор С 4 начнет разряжаться через него и резистор R7. Одновременно откроется и диод VD3, вследствие чего база транзистора VT3 окажется подключенной через конденсатор С 4 к общему проводу. Генератор выключится до тех пор, пока мультивибратор не изменит своего состояния.

При переходе от первого звука зова кукушки ко второму возникает процесс, при котором вместо "ку-ку" слышится "ку-ку". Чтобы устранить этот эффект, введена цепь R5, СЗ, Р 7 , VD2. Когда транзистор VT1 закрывается, a VT2 открывается, отрицательный импульс напряжения с коллектора VT2 поступает через цепь СЗ, R7, VD2 на базу транзистора VT3 и закрывает его на время перехода с одной частоты на другую. В остальное время конденсатор СЗ разряжается через резистор R5.

Для более точной установки рабочей точки транзистора VT3 введен подстроечный резистор в его эмиттерной цепи (резистор R9), а для улучшения процесса коммутации генератора введен диод VD4.

Через фильтр нижних частот R12C8 сигнал с генератора поступает на предварительный усилитель, выполненный на транзисторе VT4. С нагрузки усилителя (резистора R15) сигнал подается далее на разъем XS1, к которому подключают маломощный усилитель с входным сопротивлением не менее 30 кОм.

Если входное сопротивление усилителя значительно меньше, сигнал снимают с эмиттерного резистора R16. В качестве усилителя подойдет, например, усилитель предыдущей конструкции (каскады на транзисторах VT9 и VT10).

Помимо указанных на схеме, в этом имитаторе можно использовать другие маломощные кремниевые транзисторы структуры п-р-п со статическим коэффициентом передачи тока 60... 80. Диоды - любые из серий Д226, КД102-КД105. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, подстроечный R9 - СПЗ-1 б, оксидные конденсаторы — К50-6, остальные — любого типа. Трансформатор — от любого малогабаритного транзисторного радиоприемника (выходной трансформатор). В качестве обмотки I используется высокоомная обмотка трансформатора, в качестве обмотки II — низкоомная . В некоторых случаях при неустойчивой работе генератора приходится использовать половину высокоомной обмотки. Выключателем питания SA1 может быть любой малогабаритный геркон с нормально разомкнутыми или переключающими контактами. Источник питания — батарея "Крона" или две последовательно соединенные 3336.

Детали имитатора монтируют на монтажной плате (рис. 25) из изоляционного материала.

Налаживание имитатора начинают с проверки работы генератора при отключенном мультивибраторе (для этого достаточно замкнуть выводы эмиттера и базы любого из транзисторов — VT1 или VT2). Если генератор не работает (в динамической головке усилителя нет звука), меняют местами подключение выводов любой из обмоток трансформатора. Устойчивой работы генератора добиваются также под-строечным резистором R9, но его сопротивление должно быть возможно большим.

После этого включают мультивибратор и прослушивают звуки имитатора. Для правильной имитации тональности звука настоящей кукушки частоты сигналов генератора должны быть возможно более низкими и относиться друг к другу примерно как В к 4 — это достигается более точным подбором конденсаторов С6 и С7.