В статье рассмотрено простое устройство — «Электронный свисток» с питанием от гальванических элементов. Его можно использовать в игрушках, а также как квартирный звонок и звуковой оповещатель в системах охранной сигнализации и бытовых приборах.
Принципиальная электрическая схема свистка показана на рис. 1.
Рис.1
Особенностью схемы и конструкции устройства является то, что для питания устройства применены всего 2 элемента типоразмера АА, при использовании в устройстве пьезоизлучателя, рассчитанного на работу с более высоким рабочим напряжением. Поэтому схема содержит повышающий преобразователь постоянного напряжения с умножителем.
Свисток выполнен на КМОП-микросхеме DD1. Так как для питания DD1 использовано напряжением всего 3 В, в этой позиции пришлось применить микросхему 74НС14N, которая хорошо работает при таком напряжении. Эта микросхема содержит шесть инверторов с гистерезисом (триггеров Шмитта). Ввиду того, что в качестве излучателя звука применён пьезоакустический излучатель, то для повышения громкости звука на него необходимо подать повышенное напряжение.
На триггере Шмитта DD1.1 выполнен классический генератор прямоугольных колебаний, как на инверторе с гистерезисом. Частота импульсов этого генератора определяется номиналами резисторов R1, R2 и конденсатора С1. С указанными на схеме номиналами этих элементов, она находится в пределах 1,5…5 кГц. С генератора прямоугольные импульсы поступают через буферные элементы DD1,2-DD1.6 на усилитель мощности (VТ1, VТ2) и умножитель напряжения на четыре. Умножитель напряжения выполнен по распространенной схеме на диодах VD2-VD6 и конденсаторах С2-С7. Повышенное напряжение является питающим для выходного усилителя мощности.
Транзисторы VТ1 и VТ2 работают как ключи. По фронту импульса открывается транзистор VТ2, по срезу — транзистор VТ1. Вследствие этого верхний вывод пьезоизлучателя коммутируется то на общую шину, то на шину напряжения питания, которая является выходом умножителя напряжения. Диоды VD7 и VD8 защищают эмиттерные переходы соответствующих транзисторов от обратного напряжения, а также служат для перезаряда конденсаторов С8 и С9.
Детали
Керамические конденсаторы применены импортные, малогабаритные. Электролитический конденсатор с рабочим напряжением 25 В. Резисторы можно использовать как отечественные, так и зарубежные, мощностью 0,125 Вт. Диоды ВАТ42 можно заменить другими диодами Шоттки. Комплементарную пару транзисторов VТ1 КТ361Б и VТ2 КТ315Б можно заменить любой маломощной комплементарной парой транзисторов, например, КТ3102, КТ3107. Пьезоизлучатель НА1 можно использовать любой с частотой резонанса от 2 до 4 кГц. В данной конструкции применен ЗП-22. Переменный резистор отечественный типа СПЗ-19б заменяется аналогичным импортным. Выключатель S1 — микротумблер.
Конструкция
Плата устройства изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Размеры платы 60×30 мм. Расположение элементов на плате показано на рис.2. Возможный вариант топологии дорожек — на рис.З. Плата выполнена по утюжно-лазерной технологии.
Рис. 2
Рис. 3
Налаживание
Налаживание электронного звонка не представляет трудности. при условии, что использованы заведомо исправные элементы, и монтаж произведен без ошибок. Настройка производится в следующей последовательности:
- подаётся питание на схему;
- подстройкой частоты генератора переменным резистором R2 добиваются наибольшей громкости звука пьезоизлучателя;
- измерить тестером напряжение на конденсаторе С7 (оно должно быть в пределах 9,5… 10 В, без пьезопреобразователя 11 В, при напряжении источника питания 3 В).
Потребляемый схемой ток не превышает 20 мА. Т.к. микросхема работоспособна в диапазоне питающих напряжений от 2 до 6 В, то для увеличения громкости звука можно повысить напряжение питания до максимального допускаемого.
Для повышения уровня звукового давления пьезоизлучатель уже установлен в акустическую камеру.
Автор: Олег Белоусов, г. Черкассы
Источник: Радиоаматор №3, 2015