Звуковой локатор (стр. 5 из 7)
Транзисторы T1 —T3 перед установкой в схему проверяются на тестере. Коэффициент усиления должен находиться в пределах 50—100. Подойдут не только транзисторы, указанные на схеме, но и П13 —П16.
Налаживание платы сводится к подбору резистора R5. Временно ставится вместо него переменный резистор 1,5—2,2 кОм. Нужно подобрать величину так, чтобы вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно R8, показывал 4,5 В. Далее переменный резистор заменяется постоянным. Его величина должна быть равна сопротивлению переменного резистора, замеренному на омметре.
Для окончательной проверки работы схемы на вход усилителя (точки 2—3) от любого звукового генератора подаётся сигнал в 1 мВ с частотой 1000 Гц.
Движок переменного резистора R3 поставьте в крайнее верхнее положение. На выходе (точки 6—7) вольтметр переменного тока должен показать не менее 1 В.
Разделив показания прибора на 1 мВ, вы получите величину коэффициента усиления усилителя. Как уже говорилось, он не должен быть меньше 1000. В крайнем нижнем положении движка резистора R3 вольтметр покажет отсутствие сигнала.
Усилитель мощности
Не всегда от усилителя требуется, чтобы он усиливал сигнал по напряжению. Иногда как раз все наоборот, на вход подается сигнал, больший по амплитуде, чем снимается с выхода.
Значит, такой усилитель вовсе не усиливает? Нет, усиливает. Только усиливает он сигнал не по напряжению, а по мощности. На вход его поступает сигнал незначительной мощности, ну, скажем, в несколько микроватт (мкВт), а с выхода снимаются сотни милливатт (мВт), а то и целые ватты (Вт).
Выходная мощность нашего усилителя (см. приложения, рисунок 14) составляет 0,2—0,25 Вт. Питается схема от любого источника постоянного тока напряжением 9—12 В. Одним из вариантов питания являются две последовательно соединенные батареи от карманного фонаря типа 3336Л.
Усилитель потребляет ток 30—35 мА в режиме максимальной мощности. Выход усилителя рассчитан на работу с электродинамическим громкоговорителем, имеющим сопротивление звуковой катушки 6—10 Ом. Нам подойдут малогабаритные громкоговорители типа 0,1 ГД, 0,15ГД, 0,2ГД и 0,25ГД. Входное сопротивление усилителя составляет 2 кОм. Чувствительность, соответствующая номинальной мощности, равна 0,2—0,3 В.
Схема (см. приложения, рисунок 14) имеет один каскад предварительного усиления напряжения на транзисторе Т1 и выходной двухтактный каскад, работающий в режиме класса В на транзисторах Т2 и Т3.
Выбранная схема выходного каскада делает усилитель очень экономичным по питанию. Транзисторы Т2 и Т3 работают при токе покоя коллектора в несколько миллиампер. Когда на схему не подается никакого сигнала, ток коллектора Т2 и Т3 равен 1—2 мА.
Пожалуй, самыми ответственными деталями усилителя являются трансформаторы Тр1 и Тр2. При их изготовлении нужно быть особенно внимательными. Лучше всего купить их в магазине. Междукаскадный трансформатор и выходной трансформатор — от карманных приемников «Гауя», «Селга», «Сокол», «Альпинист», «Атмосфера» или «Юпитер». Можно использовать и другие типы трансформаторов от малогабаритных приемников, лишь бы их намоточные данные были близки к приводимым ниже.
Самодельный междукаскадный трансформатор Тр1 выполнен на сердечнике из пермаллоевых пластин Ш-6 или Ш-8, толщина набора —6 мм. Первичная обмотка содержит 2000 витков провода ПЭ 0,1. Вторичная обмотка состоит из двух секций по 500 витков провода ПЭ 0,1 в каждой.
Выходной трансформатор Тр2 собирается на таком же сердечнике, что и междукаскадный. Первичная обмотка содержит две секции по 400 витков провода ПЭ 0,14. Вторичная обмотка имеет 100 витков провода ПЭ 0,35. Когда трансформаторы полностью собраны, проверьте их обмотки на обрыв.
Данные остальных деталей усилителя мощности приведены на рисунке 9. Транзисторы Т1—Т3 перед тем, как впаивать в схему, обязательно проверьте на тестере. Нам подойдут транзисторы с коэффициентом усиления от 30 до 60. Обратите обязательно внимание на начальный ток коллектора Iк.н. Отберите те транзисторы, у которых Iк.н. не превышает 5 мкА.
Вся электрическая схема, включая два трансформатора, монтируется на гетинаксовой или текстолитовой плате размером 120X80 мм, толщиной 2,0—2,5 мм.
По рисунку 6, а на плате произведите разметку отверстий. Те из них, что залиты краской, просверлите сверлом диаметром 1 мм. Затем во все миллиметровые отверстия вставьте кусочки медного провода (гвоздики) диаметром 1 мм и длиной 10 мм.
Расположение деталей на плате и сам монтаж сделайте строго по рисунку 15, б (см. приложения). Особенно внимательны будьте при распайке выводных концов трансформаторов. Напутаете в их подключении, усилитель работать не будет. Отыскать такую ошибку бывает трудно даже опытному инженеру, в распоряжении которого имеется вся необходимая измерительная аппаратура.
Наладка схемы сводится в первую очередь к проверке монтажа. Необходимо тщательно проверить распайку выводов транзисторов. При этом желательно убедиться в правильности номинальных значений резисторов. Кто из вас не имеет еще достаточного опыта, именно в этом чаще всего допускает ошибки. Если ошибочно впаяна деталь с другим номиналом, отыскать неисправность бывает очень трудно.
Необходимо в этой схеме замерить мощность сигнала, подаваемого на громкоговоритель. Она и является выходной мощностью нашего усилителя.
Подайте на вход платы (см. приложения, точки 2 —3, рисунок 15) от звукового генератора переменное напряжение 0,2 В, частотой 1000 Гц. К точкам 6—7 подключите громкоговоритель нужного типа. Перемещая движок резистора R1 вверх, добейтесь максимальной громкости сигнала. Усилитель работает!
Любым вольтметром переменного тока измерьте напряжение сигнала, подаваемого на громкоговоритель (точки 6—7). Подсчет выходной мощности производится по формуле:где U — напряжение по прибору в вольтах, R — сопротивление звуковой катушки громкоговорителя в омах.
Предположим, что прибор покажет напряжение 1,5 В, а сопротивление звуковой катушки равно 10 Ом. Тогда мощность сигнала, подаваемого на
громкоговоритель, равна:
В этом случае из громкоговорителя должен раздаваться довольно громкий чистый звук.
Если полученная мощность окажется меньше 0,2 Вт, то следует подобрать величину резистора R6. Эту операцию удобно проводить с помощью переменного резистора несколько большего номинала, нежели рекомендуемый. Последовательно с переменным резистором обязательно включите постоянный резистор в 2 — 3 кОм. Он предохранит транзисторы от случайной перегрузки большим током, который может возникнуть при выдвижении движка в сторону минимального значения.
Одновременно контролируется коллекторный ток обоих транзисторов. В режиме покоя, то есть при отсутствии входного сигнала, он не должен быть больше 1—2 мА. Миллиамперметр с током полного отклонения в 5 мА включается между средней точкой трансформатора Тр2 и проводом питания.
Как ни проста схема усилителя мощности, но и в ней не удается обойтись без обратной связи. Я уже говорил, в схемах радиоэлектроники они вас будут преследовать всюду, и к этому будьте всегда готовы. В рассматриваемой плате имеется одна отрицательная обратная связь за счет эмиттерного резистора R4. Работа похожей схемы нами уже разбиралась. Такая связь не только стабилизирует работу первого каскада по температуре, но и увеличивает входное сопротивление до 4—5 кОм.
Звуковой генератор и детектор
Полная электрическая схема дана на рисунке 16 (см. приложения).
С первого взгляда любая схема кажется сложной и запутанной. Но этого не следует бояться, сложна она только вначале.
С чего начинать разбор электрической схемы неизвестного электронного устройства?
Вначале все устройство постарайтесь представить в виде «черного ящика» и уясните, для чего он нужен, для решения каких задач предназначен. Заодно уточните сигналы, которые подаются на «ящик» и которые с него снимаются.
Как бы ни было сложно устройство, разобраться в нем поможет описание блок-схемы машины.
Назначение блок-схемы — разбить машину на блоки (устройства) и рассмотреть, как они взаимодействуют друг с другом.
А что значит на языке кибернетики «взаимодействуют друг с другом»? Это значит, какими сигналами обмениваются между собою отдельные устройства, какие сигналы подаются на их входы и какие снимаются с выходов.
В нашем случае «черный ящик» — это плата звукового генератора и детектора. Разбирая блок-схему модели звукового локатора, вы должны были уяснить себе ее назначение. На вход платы (см. приложения, рисунок 16, точки 2—3) подается сигнал эха, который перед этим усиливается платой усилителя сигналов. Входной сигнал имеет вид прерывистых звуковых импульсов с частотой заполнения около 5000 Гц.
Далее нам известно, что в плате имеется схема генератора звуковых колебаний, которая генерирует только тогда, когда сигнал на входе отсутствует. При возвращении эха генератор тут же прекращает работать на время, пока сигнал не исчезнет. Сигнал звукового генератора, работающего все время вот в таком прерывистом режиме, и является выходным сигналом платы.
Больше о работе разбираемой платы вам пока ничего не известно. Но, оказывается, и того, что известно, вполне достаточно, чтобы самостоятельно составить электрическую схему внутренностей «черного ящика». Вариантов здесь будет, конечно, много. Каждый из вас захочет внести какие-либо «усовершенствования».
Разбирать работу незнакомой схемы советую всегда слева направо по направлению прохождения сигнала. Вы уже могли заметить, что вход схемы всегда чертится на рисунке слева, а выход — справа.