Начала конструирования в радиокружке пионерского лагеря

Освоив основы теории радиоэлектроники на радиокубиках и изучив свойства радиодеталей, ребята могут приступать к осмысленному конструированию и сборке моделей.

Разумеется, стремиться к очень большой самостоятельности кружковцев на этом этапе пока еще невозможно. Имеет смысл использовать ряд типовых работ нарастающей сложности. Образец каждой из них следует оформить в виде отдельного небольшого стенда, на котором показан принцип работы конструкции, а также примененные в ней детали и полуфабрикаты. Ребятам нужно сразу объяснить, что возможны различные варианты конструктивного решения каждой работы. В подкрепление этих слов наряду с типовыми стендами руководитель демонстрирует ребятам наиболее удачные варианты конструкции, сделанные в кружке их предшественниками.

Для выполнения конструкторских разработок руководитель заранее заготавливает по 25—30 комплектов деталей и плат к каждой работе. Для самых сложных типовых работ достаточно на первых порах 5—10 комплектов. Комплекты деталей удобно сразу разложить по отдельным полиэтиленовым пакетам. Это экономит время, а также позволяет вовлечь в работу всех желающих, в том числе новичков, пришедших в кружок чуть позже начала смены. Что поделаешь — не прогонять же их! В процессе работы руководитель подтягивает отстающих кружковцев до уровня передовых.

Мы предлагаем 11 типовых работ. Перечислим их в порядке нарастающей сложности:

Электрический фонарик.

Электрический вентилятор,

Указатель поворотов.

Электронный камин.

Электромузыкальный инструмент

Электронный соловей.

Генератор хрю-хрю.

Генератор собачьего лая

Радиоприемник,

Робот

Генератор сигналов азбуки Морзе,

Каждому, кто уже сделал хоть одну электронную модель, хочется схватиться сразу за несколько других. Тут руководителю надо проявить строгость. К следующей работе разрешается приступать только при условии безупречного выполнения предыдущей.

В большинстве радиокружков стало традицией начинать работу каждого учащегося с изготовления радиоприемника. Возможно, что в кружках станций юных техников и Дворцов пионеров такая методика оправданна, чего нельзя сказать о кружке пионерлагеря.

Дело в том, что простейший радиоприемник хорошо заработает не повсюду, а только в той местности, где есть достаточно мощные радиостанции. Например, в районе нашего лагеря Иссары в Крыму вообще нет каких-либо вещательных радиостанций и даже приемники промышленного изготовления работают не без труда. В таких условиях начинать с радиоприемника — это значит начинать с разочарования. Не говоря уже о том, что для изготовления приемников понадобятся ферритовые стержни, переменные конденсаторы, динамики. И все эти недешевые хрупкие детали окажутся в руках малышей, едва освоивших азы практической работы.

Не лучше ли начать с безотказных схем мультивибраторов, в которых самые дефицитные детали — это лампочки!

А приемник можно собрать чуть позже, когда кружковец почувствует настоящий вкус к радиотехнике и его намерение заниматься ею станет более твердым.

Электрический фонарик

В полиэтиленовом пакете лежат батарейка 3336Л, лампочка на 3,5В , соединительные провода, жесть для изготовления выключателя и фанерная плата. Схема фонарика — на рис. 3.1.

Тем, кто хорошо справится с этой работой, в виде поощрения можно выдать более сложный набор, в который входят, кроме перечисленного, коробочка, круглые стеклышки из цветного оргстекла, лампочки СМН-6,3-20, батарейка Крона, микровыключатели .

Ребята любят делать фонарики в виде забавных фанерных зверюшек с глазами-лампочками. Для этого в кружка   есть целые папки всевозможных рисунков, а также лобзики и приборы для выжигания по дереву.

Прежде чем приступить к изготовлению этого фонарика, ребята уже изучили его работу на радиокубиках , измерили напряжение батарейки и ток, потребляемый лампочкой. Им объяснили, почему здесь нужна лампочка на 3,5В , а не на 2,5 или 6,3 В. Им уже известно, что такое короткое замыкание и от чего оно бывает. Детали фонарика выдаются только тем, кто усвоил все это,— остальным приходится пока ограничиться выжиганием или выпиливанием.

Как видите, в кружке приходится заниматься не только электроникой. Понадобятся разнообразные канцелярские принадлежности: карандаши, бумага, калька, копировальная бумага, кнопки и т. д., а также некоторые слесарные и столярные материалы и инструменты.

Электрический вентилятор

Прежде чем получить набор деталей для этой работы, нужно усвоить закон Ома, изучить параллельное и последовательное соединение проводников, научиться измерять ток и напряжение.

Схема вентилятора изображена на рис. 3.2. С такими вентиляторами двух Карлсонов можно заставить летать по кругу, как на карусели. Для этого нужно прикрепить Карлсонов с двух сторон деревянного брусочка длиной 30...40 см (можно взять брусок и побольше ). В середине брусочка нужно просверлить отверстие и прибить брусочек к другому — вертикальному бруску. Прибивать нужно так, чтобы брусок с Карлсонами свободно вращался вокруг вертикального бруска. Если теперь подключить вентиляторы Карлсонов к батарейке, то Карлсоны полетят друг за другом по кругу. У нас в. лагере четыре Карлсона на деревянной подставке из двух брусков длиной 140 см летают под потолком лаборатории вокруг стержня, прикрепленного к потолку. Чтобы они летали быстрее, крестовина присоединяется к вертикальному стержню с помощью шарикового подшипника. На крестовину ребята подвешивают разноцветные воздушные шары и шелковые ленточки, которые, когда Карлсоны летают, развеваются под потолком лаборатории.

Указатель поворотов

К этой работе допускаются кружковцы, усвоившие с помощью кубиков назначение радиодеталей, знающие, как, заряжается и разряжается конденсатор и как включаются в схемы и работают р-п-р и п-р-п транзисторы. Кружковец должен уметь объяснить принцип действия устройства, по схеме рис. 3.3 хотя бы так: При подаче напряжения электроны устремляются через лампочку с минуса на плюс, но транзистор прямой проводимости закрыт, так как на его базу не подается минус: Тогда электроны идут к плюсу через конденсатор и резистор. При этом справа на конденсаторе образуется минусовое напряжение, а на левой плюс, который, поступая на базу транзистора обратной проводимости (МП37 или МПШ), открывает его. Транзистор обратной проводимости подает минус на базу транзистора прямой проводимости. Он открывается, через лампочку течет ток, и она загорается. Конденсатор быстро разряжается через открытый прямой транзистор. Обратный транзистор закрывается и закрывает прямой транзистор. Лампочка гаснет, и все начинается сначала.

= R • С. Ясно, что чем больше сопротивление резистора и емкость конденсатора, тем реже будет мигать лампочка.

Поскольку в схеме предусмотрена лишь одна лампочка, а поворот бывает правым и левым, на корпусе нужно установить трехпозиционный переключатель.

Такую электронную мигалку можно использовать в других самоделках. Более опытные ребята собирают мигающие индикаторы включения на светодиодах.

Прежде чем получить набор деталей для изготовления следующих устройств, кружковец должен собрать свои индикатор включения и четко описать работу этого устройства. К индикатору включения предъявляют два основных требования: он должен быть экономичным, а его свечение —з аметным, привлекающим внимание. Лампы накаливания здесь малопригодны из-за чрезмерно большого потребл яемого тока, а неоновые при низких напряжениях (6...24 В) не работают.

Рис. 3.4. Электронный индикатор с питанием от источника напряжения 4,5В

Зато всем требованиям удовлетворяют электронные индикаторы, в которых источником света служит светодиод.

Ребятам предлагается смонтировать два вида индикаторов включения, собранных по схеме несимметричного мультивибратора. Свечение светодиода в каждом из них прерывистое. Частота вспышек определяется частотой генерации мультивибратора.Т акой режим позволяет снизить ток, потребляемый индикатором от батареи питания, и увеличить амплитуду импульса тока через светодиод, то есть получить вспышки большей яркости. Кроме этого, вспышки света более заметны для глаза, чем непрерывное свечение.

Схема индикатора, рассчитанного на питание от батареи напряжением 4,5...5В , показана на рис. 3.4. Он работает следующим образом. При включении источника питания ток коллектора транзистора V2 скачком изменится от нуля до начального значения, которое определяется резисторами Rl , R2 и коэффициентом усиления по току транзисторов VI, V2. Силу начального тока коллектора транзистора V2 устанавливают подбором резистора R2 при отключенном конденсаторе С 1 . При этом светодиод еще не должен светиться. Подбор проводят со значений сопротивления резистора R1, при котором светодиод светится, а затем начинают увеличивать сопротивление резистора R1 до полного погасания светодиода.

Ток коллектора транзистора V2 протекает по цепи: плюс источника питания, R2, R3, С 1 и параллельно включенной к этим элементам светодиод V3, коллектор V2, эмиттер V2, R5, минус источника питания.

Протекая по резистору R2, ток создает на нем падение напряжения, которое приложено к переходу база — эмиттер транзистора VI, а полярность его такова, что транзистор VI открывается и его коллекторный, ток возрастает. Увеличение коллекторного тока транзистора VI приводит к увеличению коллекторного тока V2, а увеличение коллекторного тока V2 — к увеличению падения напряжения на резисторе R2 и соответствующему увеличению коллекторного тока транзистора VI. Происходит лавинообразный процесс открытия транзисторов, в результате которого они оказываются в режиме насыщения. Через светодиод протекает достаточный для его свечения ток.

Конденсатор С 1 начинает заряжаться до напряжения на светодиоде по следующей цепи: плюс источника питания, R2, R3, С1, насыщенный транзистор V2, R5, минус источника питания.

По мере зарядки конденсатора С 1 его зарядный ток уменьшается и соответственно уменьшается падение напряжения на резисторе R2. В момент, когда напряжение на резисторе R2 уменьшится до такой величины, при которой транзистор VI выйдет из режима насыщения, уменьшится базовый ток транзистора V2 и он так же выйдет из режима насыщения, что приведет к уменьшению зарядного тока конденсатора С 1 . Вследствие этого еще больше уменьшится падение напряжения на резисторе R2 и возникает лавинообразный процесс, при котором оба транзистора закрываются, ток через светодиод уменьшается почти до нуля и он гаснет. Так как конденсатор С 1 заряжен до некоторого напряжения в соответствии с полярностью, указанной на схеме, к переходу база — эмиттер транзистора VI прикладывается положительный потенциал, который надежно закрывает этот транзистор. Конденсатор С 1 начинает разряжаться по цепи R3, R2, V3. По мере разрядки конденсатора С 1 напряжение на базе транзистора уменьшается.

В некоторый момент времени напряжение на базе транзистора VI достигнет такой величины, при которой он начнет открываться. Это приведет к увеличению тока коллектора транзистора VI и соответственно к увеличению падения напряжения на резисторе R2 и к открыванию транзистора VI. Развивается лавинообразный процесс открывания транзисторов, в результате которого они вновь оказываются в режиме насыщения. Светодиод начинает ярко светиться, а конденсатор снова заряжается. Начинается следующий цикл переключения мультивибратора.

Рис. 3,5. Электронный индикатор с питанием от источника напряжения 9В

Частота генерации в основном определяется емкостью конденсатора С 1 . Скважность световых импульсов (отношение периода генерации к длительности вспышек)з ависит от величины и соотношения сопротивления резисторов R1 и R2, а также от сопротивления резисторов R3 и R4. От тех же факторов зависят стабильность и устойчивость работы мультивибратора и в некоторой степени частота генерации. Для того чтобы уменьшить потребляемый от батареи ток, следует стремиться к скважности, большей 3.

Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора V2 в режиме насыщения. В связи с тем, что в цепи конденсатора С 1 могут иметь место резкие выбросы (пики) тока, мультивибратор может стать источником помех для прибора, питающегося от общей батареи. Резистор R3 способствует уменьшению этих помех. Для той же цели служит фильтр R5C2.

Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 1,5...2 мА.

В связи с тем, что многие конструкции питаются от источника напряжения не 4,5, а 9В , используется и второй вариант индикатора включения, показанный на рис. 3.5.

Этот индикатор включения питается от напряжения 6... 10В и потребляет ток 0,8... 1,5 мА. Его работа принципиально не отличается от описанного выше. Он допускает более широкие возможности изменения частоты и скважности световых импульсов по сравнению с индикатором, собранным по предыдущей схеме.

В обоих индикаторах могут быть использованы любые низкочастотные транзисторы. Светодиоды можно применить типа КЛ101 или АЛ102 с любым буквенным индексом. При налаживании индикатора необходимо следить за тем, чтобы средний ток через светодиод не превышал его максимально допустимого, иначе светодиод может выйти из строя.

Эти индикаторы можно вмонтировать в различные забавные игрушки, например сделать мигающий глаз у зайца, перепуганного волком.