Электронный секундомер

Как и обыкновенный секундомер, предлагаемое электронное устройство предназначено для отсчета времени. Это может быть, например, продолжительность проявки фотопленки или ее закрепления, приготовления того или иного блюда на газовой плите, спортивного выступления и т. п. Во всех подобных случаях ручкой секундомера достаточно установить заданный интервал отсчета, например две минуты, и включить прибор. Как только это время истечет, раздастся звуковой сигнал.

Прибор сравнительно портативен и содержит немного деталей (рис. 117). Устройство отсчета заданного времени собрано на полевом транзисторе V1, а звуковой сигнализатор — на транзисторе V2. Управляется секундомер выключателями 51.1 и S1.2. Такое обозначение свидетельствует о том, что оба выключателя управляются одной ручкой. Причем в исходном положении ручки контакты выключателей должны находиться в показанном на схеме состоянии: 51.1 — замкнуты, S1.2 — разомкнуты.

Чтобы включить прибор и отсчет времени, переводят ручку выключателей в другое положение, при котором контакты 51.1 размыкаются, a S1.2 замыкаются. Теперь на прибор будет подано напряжение питания, и начнется отсчет времени, установленного переменным резистором R3. Оно зависит от емкости конденсатора С1 и общего сопротивления резисторов R2 и R3. Когда движок резистора R3 стоит в нижнем по схеме положении, общее сопротивление минимально и равно сопротивлению резистора R2. В верхнем, положении движка общее сопротивление равно сумме сопротивлений обоих резисторов. В каждом случае конденсатор будет медленно заряжаться, а при этом также медленно будет увеличиваться напряжение на истоке полевого транзистора. Как только это напряжение достигнет определенного значения, откроется транзистор V2 (ведь его база подключена к истоку через резистор R5) и включится генератор. В головке В1, подключенной к трансформатору 71 генератора, раздастся звук.

Рис. 117. Схема электронного секундомера

Рис. 118. Расположение деталей электронного секундомера на монтажной плате

При минимальном сопротивлении резистора R3 звук появится через 1 — 1,5 мин после включения питания, а при максимальном — через 10 — 15 мин. Если устанавливать движок в другие положения, будет соответственно изменяться и время появления звукового сигнала. Тональность сигнала зависит от емкости конденсатора С2, а диапазон выдержек времени — от емкости конденсатора С1. Как только появится сигнал, секундомер выключают, чтобы не истощать батарею, а контакты выключателей устанавливаются в исходное положение, показанное на схеме. Замыкающиеся контакты 51.1 подключают резистор R1 параллельно конденсатору С1 и разряжают его, подготавливая к последующей работе, а размыкающиеся контакты 51.2 отключают питание от устройства.

Полевой транзистор можно применить с другим буквенным индексом, но обязательно серии КПЗОЗ (например, КПЗОЗВ, КПЗОЗЕ). В генераторе хорошо работает любой транзистор из серии МП39 — МП42, но желательно с небольшим коэффициентом передачи тока (12 — 20). Электролитический конденсатор С1 надо взять типа К50-6 на напряжение б — 10 В. Подойдет и конденсатор других типов (К50-12, К53-1, ЭТО) на напряжение не ниже 6 В, но тогда придется изменить размеры платы, чтобы он разместился. Конденсатор С2 — МБМ. Переменный резистор — СП-1, постоянные — МЛТ-0,5. Трансформатор Т1 выходной от любого малогабаритного транзисторного приемника..Динамическая головка В1 тоже любая мощностью 0,1 — 0,5 Вт (например 0,25ГД-19). В качестве выключателей можно применить двухсекционный тумблер ТП1-2, но вполне подойдет и известный вам тумблер ТВ2-1, если подключить его выводы в соответствии с цифровым обозначением на схеме. Источник питания — батарея 3336Л от карманного фонаря.

Детали прибора, кроме динамической головки и батареи питания, смонтируйте на плате (рис. 118) из изоляционного материала. Установив в показанных на рисунке точках монтажные шпильки, просверлите отверстия и закрепите переменный резистор и выключатель. Затем припаяйте к шпилькам конденсатор С1 и все постоянные резисторы. Соедините «земляные» шпильки с выводом 1 выключателя 51.2, а вывод 3 выключателя 51.1 — с выводом переменного резистора. Поставьте на плату выходной трансформатор и припаяйте к выводам его вторичной обмотки отрезки толстого (0,6 — 0,8 мм) провода, припаянного заранее к соответствующим шпилькам (к которым в дальнейшем будете подключать динамическую головку). Соедините таким же проводом средний вывод первичной обмотки с «минусовой» шпилькой (общая точка соединения выводов резисторов R2 и RA). Подпаяйте конденсатор С2. Только после этого можно подпаивать к деталям выводы транзисторов.

Рис. 119. Внешний вид электронного секундомера

Плату прикрепите к лицевой панели корпуса (рис. 119) так, чтобы переменный резистор и тумблер были закреплены гайками снаружи панели. Под диффузор динамической головки вырежьте в лицевой панели отверстие, закройте его декоративной тканью и прикрепите головку к панели снизу. Соедините выводы головки проводниками с платой. Нижнюю крышку корпуса сделайте съемной — на ней закрепите металлическим хомутиком батарею питания. Выводы батареи соедините с платой отрезками монтажного провода в изоляции длиной по 15 — 20 см.

Не закрывая крышки, установите движок переменного резистора в положение минимального сопротивления, включите прибор на выдержку времени и подключите щупы вольтметра со шкалой 3 — 5 В (у Ц20 — б В) к выводам стока и истока транзистора (плюсовой щуп вольтметра — к стоку). Стрелка вольтметра должна отметить вначале небольшое напряжение (около 0,3 В), но с течением времени оно будет постепенно нарастать. Примерно через 1,5 — 2 мин должно установиться напряжение, примерно равное половине напряжения источника питания. В этот момент (а возможно, и ранее) появится звук в динамической головке. Если же звука нет, придется немного уменьшить сопротивление резистора R5. Но, как правило, делать этого практически не приходится, поскольку резистор R5 выбран из расчета использования транзистора V1 с самым низким коэффициентом передачи тока (около 12). Тембр звука будет несколько высокий, и, если вы захотите понизить его, увеличьте емкость конденсатора С2. Выключите прибор — звук исчезнет.

Вновь включите прибор и заметьте по секундомеру (или по секундной стрелке часов), через какое время раздастся звуковой сигнал. Проверьте постоянство выдержки времени. Для этого несколько раз подряд включите прибор и каждый раз отмечайте по контрольному секундомеру продолжительность выдержки. Как правило, она не отличается более чем на 5 с.

После этого установите движок переменного резистора в другое крайнее положение (когда сопротивление его максимально) и определите по контрольному секундомеру (или секундной стрелке часов) наибольшую выдержку времени. Проверьте постоянство выдержек и в этом случае. Конечно, различие между выдержками будет здесь несколько больше, но в процентном отношении оно должно сохраниться таким, как и при минимальной выдержке.

При желании изменить диапазон выдержек, можно избрать любой из двух путей: изменить емкость конденсатора С1 или при том же конденсаторе изменить сопротивления резисторов R2 и R3. Так, для уменьшения диапазона выдержек нужно либо уменьшить емкость конденсатора, либо уменьшить сопротивление резистора R3. Минимальная выдержка в обоих случаях зависит от сопротивления резистора R2, максимальная — от сопротивления резистора R3. Закончив проверку и налаживание прибора, закройте нижнюю крышку и приступайте к градуировке шкалы переменного резистора. Устанавливая его движок в разные положения, включайте прибор и отсчитывайте выдержку по контрольному секундомеру, а затем наносите ее значения на шкалу. Помните, что постоянство выдержек во многом зависит от напряжения источника питания. Поэтому надо периодически проверять батарею, и, если ее напряжение упало до 3,5 В, заменить батарею новой. Напряжение батареи проверяйте только во время работы ее под нагрузкой — когда окончится отсчет выдержки и раздастся звуковой сигнал.

ЭЛЕКТРОННАЯ «КАНАРЕЙКА»

Соберите простую электронную самоделку, имитирующую пение канарейки. Понадобится всего два транзистора и несколько других деталей, показанных на рис. 120.

Имитатор трелей канарейки представляет собой генератор, собранный по схеме, называемой в технике мультивибратором. Его отличительная особенность в том, что каскады на транзисторах соединены симметрично — коллектор каждого транзистора подключен через конденсатор к базе другого. Но емкости конденсаторов неодинаковы (сравните — 50 мкФ и 0,005 мкФ!), поэтому мультивибратор называют несимметричным. Кроме того, между базами транзисторов установлена цепочка связи из конденсатора С2 и резистора R3. Элементы мультивибратора подобраны так, что он генерирует сигналы, которые, поступая на головной телефон В1, преобразуются им в звуковые колебания, похожие на трели канарейки. Телефон включен через разъем Х1 как коллекторная нагрузка транзистора V2.

Какие детали понадобятся, чтобы повторить эту самоделку? Прежде всего, конечно, транзисторы. Кроме указанных на схеме, подойдут МП42Б, но они должны быть с одинаковыми или возможно близкими коэффициентами передачи тока — не менее 60. Постоянные резисторы возьмите типа МЛТ-0,5, конденсаторы С1 и С2 — К50-6 или другие электролитические на напряжение не ниже 10 В, конденсатор СЗ — БМТ-2, КСО-5, К40П-2 или другой емкостью 4700 — 5600 пФ. Головной телефон В1 миниатюрный, ТМ-2М, используемый обычно для прослушивания передач малогабаритного транзисторного приемника. Подойдет и другой аналогичный телефон с сопротивлением 50 — 80 Ом. Выключатель питания S1 любого типа, источник питания GBI — батарея «Крона».

Рис. 120. Схема электронной «канарейки»

Рис. 121. Расположение деталей электронной «канарейки» на монтажной плате

Рис. 122. Внешний вид электронной «канарейки»

Как видите, деталей немного, и большую часть из них нетрудно разместить на плате (рис. 121). Вставив в плату монтажные шпильки, припаяйте к ним сначала все резисторы, затем конденсаторы и в последнюю очередь транзисторы. Соедините «минусовые» шпильки между собой облуженным медным проводом, а для соединения платы с оставшимися деталями припаяйте к соответствующим шпилькам проводники в изоляции. Эти детали разместите в корпусе подходящих размеров, например таком, который показан на рис. 122.

На верхней стенке корпуса установите выключатель, на боковой — разъем для подключения миниатюрного телефона, внутри корпуса — батарею и плату с деталями. Если не найдете ответной части под разъем телефона, изготовьте ее из двух пружинящих полосок жести от консервной банки. Полоски прикрепите к плате или к внутренней стенке корпуса так, чтобы вставленный в отверстие корпуса разъем миниатюрного телефона надежно соединялся с ними. Можно поступить еще проще — вообще удалить разъем телефона и припаять проводники от телефона к цепям электронного устройства: один проводник — к коллектору транзистора V2, другой — к минусовой цепи питания.

Настало время испытать самоделку. Но прежде проверьте внимательно монтаж и убедитесь в правильности всех соединений и надежности паек. Затем подайте выключателем питание и послушайте звуки в головном телефоне. Они должны раздаваться через одну-две секунды после включения устройства. Сначала будут слышны щелчки, образующие трель канарейки (последний щелчок более протяжный), а затем наступит пауза, после которой трели возобновятся. Так будет продолжаться до тех пор, пока включено питание.

Возможно, вам захочется изменить звучание электронной «канарейки». Для этого нужно знать о влиянии на имитируемые трели параметров тех или иных деталей. Например, тональность трели зависит от конденсатора СЗ — с уменьшением его емкости звуки становятся более резкими, увеличение же емкости конденсатора приводит к смягчению звуков, понижению их тональности.

Число звуков трели (иначе говоря, частоту их появления) определяет конденсатор С2. Если емкость его уменьшить, частота звуков-щелчков (а значит, и их число) возрастет. Влияет на это и резистор R3, но основное его назначение — прекращать трель после определенного числа звуков. Причем от сопротивления этого резистора зависит продолжительность последнего звука трели — она увеличивается с увеличением сопротивления резистора. Однако изменять сопротивление резистора в больших пределах опасно, поскольку это может привести к нарушению нормальной работы устройства. Так, при чрезмерном увеличении сопротивления резистора может наступить момент, когда последний звук трели начнет повторяться постоянно и услышать новую трель удастся только после кратковременного выключения питания. Уменьшение же сопротивления резистора приведет вообще к прекращению трелей. А если случайно окажется неисправным резистор R3 или конденсатор С2 (обрыв в их цепи), в телефоне будет слышен постоянный негромкий свист.

Конденсатор С1 определяет продолжительность каждой трели и паузы между ними — с увеличением емкости конденсатора они также увеличиваются.

Электронная «канарейка» работоспособна и с источником питания напряжением 4,5 В, но громкость звука несколько понижается (впрочем, трели слышны даже на расстоянии метра от лежащего на столе миниатюрного телефона). Наиболее простой способ повысить гррмкость трелей и дать возможность послушать их окружающим — поставить вместо миниатюрного телефона капсюль ДЭМ-4м или-подобный ему с сопротивлением 50 — 80 Ом.

Устройство, собранное по схеме имитатора, может найти самое разнообразное применение. Так, если отпаять верхний по схеме вывод резистора R1 от цепи питания и соединить с ним один проводник со щупом на конце, а другой проводник присоединить к «минусу» питания, то можно получить звуковой пробник. Касаясь щупами такого пробника различных точек монтажа любого устройства (приемника, усилителя и т.д.) или выводов деталей, определяют целость цепей или деталей: как только резистор R1 окажется соединенным через проверяемую цепь с «минусом» питания, в телефоне раздастся звук. Причем с увеличением сопротивления проверяемой цепи будет несколько изменяться и характер звучания трелей. Достоинство такого пробника еще и в том, что он позволяет контролировать цепи сопротивлением до нескольких килоом.

Установив в конструкцию телефонный капсюль ДЭМ-4м, можно использовать имитатор в качестве квартирного звонка. В этом случае контакты звонковой кнопки у входной двери заменяют выключатель питания.