Модель управляемая звуком (140УД12, 176ЛА7)

Акустическое управление моделью возможно только в пределах небольшой площадки, но достаточной, чтобы управлять движением игрушечного автомобиля, танком и другими объектами. На рис. 22.14 представлено устройство акустического управления моделью автомобиля с двумя электромагнитными двигателями, которые позволяют модели двигаться прямо, направо или налево. Для питания устройства можно использовать две батарейки типа «Корунд» или аккумуляторы 7Д-0,1 или любые другие источники с напряжение 5...10 В.

Акустический сигнал, попав в микрофон ВМ1, преобразуется им в электрический сигнал, который усиливается операционным усилителем DA1. Чувствительность усилителя устанавливается подстроечным резистором R1. С выхода ОУ сигнал через конденсатор С2 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA2. На DA2 построен компаратор с гисте-резисными свойствами, которые получены в результате введения положительной обратной связи.

Рис. 22.14. Принципиальная схема устройства акустического управления модели

Благодаря обратной связи компаратор имеет два устойчивых состояния, которые соответствуют положительной и отрицательной полярности выходного напряжения ОУ. Условие переключения компаратора определяется равенством Ux = Unop+ Uoc, где Uпор — пороговое напряжение, a Uoc — напряжение обратной связи.

Пороговое напряжение Uпop подается на инвертирующий вход ОУ, то есть вывод 2 DA2. Величина этого напряжения определяется резисторами R7, R9 и его конкретное значение может быть установлено переменным резистором R9. Введение гистерезисных свойств позволяет избежать ложных срабатываний компаратора. Ширина гистерезиса определяется величиной сопротивления резистора R6.

Выход компаратора подключен к ждущему мультивибратору на элементах DD1.2, DD1.4. Длительность его импульсов зависит от числа звуковых сигналов, а также емкости конденсатора СЗ и сопротивления резистора R18. Поданный на вход ждущего мультивибратора запускающий импульс переключает элемент DD1.2 в «единичное» состояние. Появляющийся в этот момент скачок положительного импульса на выходе DD1.2 передается через конденсатор СЗ на вход элемента DD1.4, переводя его в «нулевое» состояние. Такое состояние элементов сохраняется и после окончания запускающего импульса. С появлением положительного импульса на выходе DD1.2 начинается зарядка конденсатора СЗ. В результате этого напряжение на входе DD1.4 уменьшается. При снижении его до порогового значения элемент DD1.4 переключается в «единичное» состояние, a DD1.2 — в «нулевое». В этот момент конденсатор разряжается через малое выходное сопротивление открытого элемента DD1.2 и устройство переходит в ждущий режим.

Счетчик импульсов построен на триггерах DD2.1 и DD2.2 и имеет коэффициент пересчета 4. Выходной сигнал с компаратора поступает также на вход С элемента DD2.1, а выходной сигнал ждущего мультивибратора поступает на входы R обоих триггеров. На триггерах DD3.1 и DD3.2 построен двухразрядный регистр нагрузок, выходы которого подключены к транзисторным ключам VT1 и VT2. При наличии логической 1 на выходе регистра включается соответствующая нагрузка, при логическом 0 - соответствующая нагрузка выключается.

В исходном состоянии, а также при отсутствии хлопков, звуковые и шумовые сигналы, поступающие на вход компаратора, не изменяют его состояния, так как амплитуда таких сигналов меньше порогового значения. В этом случае на выходе ОУ DA2 присутствует напряжение логической 1 и импульсов на выходе компаратора нет. Это говорит о том, что работа счетчика запрещена, на выходе R присутствует логическая 1, то есть триггеры принудительно обнулены.

При хлопке на вход ОУ DA2 поступает электрический сигнал, который превышает порог срабатывания компараторов. Компаратор вырабатывает импульс, поступающий на счетный вход триггера DD2.1. При этом с приходом первого импульса ждущий мультивибратор разрешает счетчику считать и запрещает запись в регистр. По окончании хлопков ждущий мультивибратор возвращается в начальное состояние, разрешая запись состояния счетчика в регистр нагрузок. После этого происходит включение или выключение соответствующего электродвигателя.

В устройстве можно использовать в качестве ОУ такие ИМС: К140УД12, К140УД6, К140УД7, К140УД8, вместо микросхем К176ЛА7, К176ТМ1 (К176ТМ2) допустимо применить ИМС серий К561, К564. Транзисторы — серии КТ312, КТ315, КТ325 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40. Диоды — Д9, Д2. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, подстроечные резисторы типа СПО, СПЗ-1а. Конденсаторы типа КМ-5. В качестве микрофона ВМ1 используется капсюль ДЭМШ-1, но можно использовать микрофон и другого типа, включив его соответствующим образом, например, как показано в разделе 3.3. Выключатель питания может быть любого типа, например, тумблер МТ-3. В устройстве используются микроэлектродвигатели, предназначенные для детских игрушек.

Все детали устройства акустически управляемой модели смонтированы на печатной плате размером 110x75 мм, изготовленной из листа фольгиро-ванного гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм (рис. 22. 15).

Налаживание устройства заключается в установке движков под-строечных резисторов R1, R9 в такое положение, при котором на каждый хлопок состояние выходов счетчика меняется, то есть на них последовательно возникают комбинации 00, 10, 11, 00. Для получения требуемой частоты вращения электродвигателей или тока срабатывания реле, установленных вместо двигателей, нужно подобрать величины резисторов R16 и R17.

Рис. 22.15. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) устройства акустического управления модели

Заметим, что данное устройство акустического управления моделью может быть использовано и для других целей. Если в схему установить вместо электродвигателей обычные реле, то появится возможность включения различных бытовых радиоэлектронных устройств, замков, света и др. При этом для подачи акустического сигнала можно использовать не хлопки ладошами или крик, а и обычный свисток. Подача сигнала свистком даже предпочтительнее, так как устройство можно настроить только на сигналы, подаваемые им и тем самым обезопасить объект от посягательства на него посторонними.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.