Рис. 260. Схема акустического реле

Рассмотри ее внимательно. Здесь многое, если не все, тебе должно быть знакомо. Микрофон В1 выполняет функцию датчика управляющих сигналов. Транзисторы V1 и V2 образуют двухкаскадный усилитель колебаний 3Ч, создаваемых микрофоном, а диоды КЗ и V4, включенные по схеме удвоения напряжения — выпрямитель этих колебаний. Каскад на транзисторе V5 с электромагнитным реле К1 в коллекторной цепи и накопительным конденсатором С4 в базовой цепи — это электронное реле. Лампа накаливания Н1, подключаемая к источнику питания контактами К1.1 реле К1, символизирует исполнительную (управляющую) цепь.

В целом автомат работает так. Пока в помещении, где установлен микрофон, сравнительно тихо, транзистор V5 электронного реле практически закрыт, контакты К1.1 реле К1 разомкнуты и, следовательно, лампа исполнительной цепи не светится. Это исходный дежурный режим работы автомата. При появлении звукового сигнала, например шума или громкого разговора, колебания звуковой частоты, созданные микрофоном, усиливаются транзисторами V1 и V2 и далее выпрямляются диодами V3, V4. Диоды включены так, что выпрямленное ими напряжение поступает на базу транзистора V5 в отрицательной полярности и одновременно заряжает накопительный конденсатор С4. Если звуковой сигнал достаточно сильный и накопительный конденсатор зарядится до напряжения 0,25-0,3 В, то коллекторный ток транзистора V5 увеличится настолько, что реле К1 сработает и его контакты К1.1 включают исполнительную цепь — загорится сигнальная лампа Н1.

Исполнительная цепь будет включена все время, пока на накопительном конденсаторе и на базе транзисторе V5 будет поддерживаться такое же или несколько большее отрицательное напряжение. Как только шум или разговор перед микрофоном прекратится, накопительный конденсатор почти полностью разрядится через эмиттерный переход транзистора, коллекторный ток уменьшится до исходного состояния, реле К1 отпустит, а его контакты, размыкаясь, обесточат исполнительную цепь.

Подстроечным резистором R1 можно изменять (как регулятором громкости) напряжение сигнала, поступающего от микрофона на вход усилителя 3Ч, и тем самым регулировать чувствительность акустического реле.

Функцию микрофона может выполнять абонентский громкоговоритель или телефонный капсюль ДЭМ-4М. Статический коэффициент передачи тока транзисторов должен быть не менее 30. Электромагнитное реле может быть типа РЭС-9, РЭС-10, РКН с током срабатывания до 30–40 мА. Напряжение источника питания должно быть на 25–30 % больше напряжения срабатывания подобранного электромагнитного реле. Сопротивление и мощность рассеяния резистора R7, зависящие от используемой сигнальной лампы Н1, рассчитай сам.

Приступая к налаживанию и испытанию акустического автомата, движок подстроечного резистора R1 поставь в нижнее (по схеме) положение и подбором резистора R6 установи в коллекторной цепи транзистора V5 ток 2–4 мА. Он должен быть меньше тока отпускания электромагнитного реле. Затем параллельно резистору R6 подключи другой резистор сопротивлением 15–20 кОм. При этом коллекторный ток транзистора должен резко увеличиться, а реле сработать. Удали этот резистор — коллекторный ток должен уменьшиться до исходного значения, реле отпустить якорь, а лампа исполнительной цепи погаснуть. Так ты проверишь работоспособность электронного реле автомата. Коллекторные токи транзисторов V1 и V2 (1–1,5 мА) устанавливай подбором резисторов R2 и R4.

Затем движок резистора R1 установи в верхнее (по схеме) положение и негромко произнеси перед микрофоном протяжный звук «а-а-а» — автомат сработает и включит исполнительную цепь. Он должен реагировать даже на негромкий разговор перед микрофоном, на хлопок в ладоши.

Проведи такой опыт. Параллельно конденсатору С4 подключи второй электролитический конденсатор емкостью 100–200 мкФ на номинальное напряжение 6-10 В. В коллекторную цепь транзистора V5 включи миллиамперметр и, следя за его стрелкой, хлопни в ладоши. Что получилось? Коллекторный ток возрос, но электромагнитное реле не сработало. Хлопни в ладоши 5-10 раз подряд. С каждым хлопком коллекторный ток увеличивается и, наконец, реле срабатывает и включает исполнительную цепь. Если звуковые сигналы прекратить, то через некоторое время ток в коллекторной цепи транзистора уменьшится до исходного, реле отпустит и выключит исполнительную цепь.

О чем говорит этот опыт? Электромагнитное реле автомата стало срабатывать и отпускать с задержкой времени. Объясняется это тем, что теперь требуется больше времени как для зарядки накопительного конденсатора, так и для его разрядки. Вывод напрашивается сам собой: подбором емкости накопительного конденсатора можно регулировать время включения и выключения исполнительной цепи.

Где и как можно применить такое акустическое реле? Например, использовать его как автомат «Тише». Для этого сигнальную лампу исполнительной цепи надо поместить в ящичек, одна из стенок которого выполнена из матового стекла, и на нем сделана надпись «Тише». Как только уровень шума или громкость разговора в комнате превысит некоторый предел, установленный подстроечным резистором R1, световое табло тут же на него среагирует. Или, скажем, можно установить автомат вместе с малогабаритным микрофоном на самоходной модели или игрушке, а ее микроэлектродвигатель включить в исполнительную цепь вместо сигнальной лампы накаливания. Несколько хлопков в ладоши или команда голосом — и модель начинает двигаться вперед А еще как? Подумай!

Следующий пример автоматики…

Простейшее сторожевое устройство можно смонтировать по схеме, приведенной на рис. 261.

Рис. 261. Простейшее сторожевое устройство

Это опять-таки знакомое тебе электронное реле на транзисторе V1, между базой и эмиттером которого (зажимы X1 и Х2) включен охранный шлейф. Этот шлейф, обозначенный на схеме волнистой линией, представляет собой медный провод диаметром 0,1–0,12 мм, например ПЭВ-1 0,1, протянутый вдоль границы охраняемого объекта. Его сопротивление небольшое — всего 1,5–2 Ом на погонный метр. Поэтому можно считать, что база транзистора соединена с эмиттером непосредственно. Следовательно, пока шлейф дал, транзистор закрыт. Но вот кто-то, может быть собака, желая попасть в охраняемый объект, оборвала шлейф. При этом на базе транзистора оказывается отрицательное напряжение (подаваемое через резистор R1), транзистор открывается, электромагнитное реле К1 срабатывает и его контакты К1.1, замыкаясь, включают сигнализацию — электрозвонок, сирену или просто электролампу, питающуюся от электросети.

Вот, собственно, и все, что можно сказать о принципе работы такого сторожа. Сопротивление резистора R1 зависит от сопротивления шлейфа и коэффициента передачи тока h_21Э используемого транзистора. Его надо подобрать таким, чтобы без подключенного шлейфа надежно срабатывало электромагнитное реле. Но с технической точки зрения наибольший интерес представляет сторожевое устройство, схему которого ты видишь на рис. 262.

Рис. 262. Усложненный вариант сторожевого устройства

Защитный шлейф этого устройства состоит из двух сложенных вместе тонких изолированных проводов (ПЭВ-1 0,1–0,12), оканчивающихся резистором R3. Другим концом он через зажимы X1 и Х2 включен в эмиттерную цепь транзистора V1. Этот транзистор совместно со сторожевым шлейфом и другими, относящимися к нему деталями, образуют генератор электрических колебаний, подобный гетеродину знакомого тебе преобразовательного каскада супергетеродинного приемника. Генерируемые им колебания частотой около 50 кГц через конденсатор С4 поступают на базу транзистора V2, усиливаются им и через конденсатор С6 подаются к выпрямителю на диодах V3 и V4, включенных по схеме удвоения выходного напряжения. Выпрямленное напряжение в отрицательной полярности поступает через резистор R4 на базу того же транзистора V2, резко уменьшает отрицательное напряжение смещения и, таким образом, закрывает его.