Звучний брелок

Чи не правда, знайома ситуація: ви поспішайте на роботу, але, як на зло, кудись поділися ключі від квартири. От якщо б ключі могли відгукуватися на заклик власника … Адже зробити це не так вже важко – треба лише забезпечити їх спеціальним брелоком, в якому змонтовано електронний пристрій, відгукуються на гучний звук.
Брелок реагує на свист, бавовна в долоні і т. п. звуки і видає у відповідь переривчастий звуковий сигнал. Його чутливість досить висока – він "чує" кличе з відстані до 6 м. Пристрій виконано всього на двох транзисторах і двох мікросхемах економічної серії К564, завдяки чому споживаний струм в режимі очікування не перевищує 100, а в режимі відгуку – 150 мкА.
Принципова схема електронного брелока зображена на мал.1. Він містить п'єзокерамічних перетворювачів В1, що виконує функції мікрофона і звукоізлучателя, підсилювач сигналу ЗЧ на транзисторах різної структури VT1, VT2, RS-тригер (DD2.1, DD2.2), два генератори імпульсів (DD1.2, DD1.3 і DD2.4, DD1.5), електронний ключ (DD2.3), два інвертора (DD1.1, DD1.4) і реле витримки часу (VD2, R8, R9, С6, DD1.6).
При включенні живлення обидва генератора імпульсів самовозбуждаются (перший – на частоті кілька герц, другий – кілька кілогерц), a RS-тригер встановлюється в одне зі стійких станів, яке і визначає режим роботи всього пристрою. Припустимо, тригер встановився в нульове стан (на виході елемента DD2.1 – напруга з рівнем логічного 0). У цьому випадку вихідна напруга інвертора DD1.1 близько до напруги харчування, і підсилювач на транзисторах VT1, VT2 включений, що відповідає режиму очікування.
Сигнал ЗЧ з виходу генератора імпульсів на елементах DD2.4, DD1.5 надходить на верхній (за схемою) вхід елемента DD2.3, але через нього не проходить, тому що на його другий (нижній) вхід подано напругу з рівнем логічного 0. Сигнал такого ж рівня в цьому режимі і на виході елемента DD1.4. Іншими словами, нижній (за схемою) висновок п'єзокерамічного перетворювача В1 фактично з'єднаний із загальним проводом, і сам він виконує функції мікрофону, підключеного до входу підсилювача.
Різкий хлопок, свист чи іншої подібний звук перетворюється мікрофоном в електричні коливання. Вони посилюються транзисторами VT1, VT2 до рівня 2 … 3 В і перемикають RS-тригер (DD2.1, DD2.2) у одиничне стан (на виході DD2.1 – рівень 1). Наявність диференціюються ланцюга R5C3 підвищує завадостійкість пристрої, запобігаючи його реакцію на сторонні шуми.
Перехід RS-тригера в одиничне стан вимикається підсилювача (напруга на виході інвертора DD1.1 знижується майже до 0) і створює умови для проходження сигналу ЗЧ через елемент DD2.3. У результаті на виході інвертора DD1.4 виникає імпульсна напруга. Воно надходить на нижній (за схемою) висновок п'єзокерамічного перетворювача В1, і оскільки його верхній висновок з'єднаний із загальним проводом через діод VD1 і емітерний перехід транзистора VT1, він починає видавати переривчасті звуки.


Рис. 1. Принципова схема

Одночасно імпульси з виходу інвертора DD1.4 через діод VD2 і резистор R8 заряджають конденсатор С6. Через 2 … 4 з після переходу пристрою в режим відгуку напруга на ньому досягає рівня перемикання інвертора DD1.6, і той стрибком переходить я стан, в якому напруга на його виходу близько до 0. Перепад напруги переводить RS-трнггер в початковий стан, і пристрій знову готове відгукнутися на звуковий сигнал. Резистор R9 необхідний для швидкої розрядки конденсатора С6 після переходу пристрою в режим очікування.
Якщо ж у момент включення живлення RS-тригер встановиться в одиничне стан, брелок негайно почне видавати звуковий сигнал, але, як і в описаному випадку, через 2 … 4 з перейде в режим очікування.

Крім зазначених на схемі, у пристрої можна застосувати відповідні мікросхеми серії К561, проте це призведе до деякого збільшення габаритів в'язки. Транзистори КТ3102Б і КТ3107Л можна замінити будь-якими іншими малопотужними (і, звичайно, малогабаритними) кремнієвими транзисторами відповідної структури (наприклад, КТ315Г і КТ361Б) зі статичним коефіцієнтом передачі струму h21е не менше 200.
Як мікрофона і випромінювача звуку застосований п'єзокерамічних випромінювач ЗП-3. Його частотні характеристики, як у ролі мікрофона, так і в ролі звукоізлучателя, мають помітний підйом на вищих частотах звукового діапазону. Ця особливість врахована при виборі елементів частотозадающіх ланцюгів підсилювача і генератора сигналу ЗЧ: при вказаних на схемі номіналах найбільша чутливість пристрою припадає на частотну смугу 3 … 15 кГц.
Діод VD1 необхідно підібрати за допомогою омметра за мінімальним прямим опору (чим вона менша, тим голосніше буде звучати брелок).
У пристрої застосовані резистори МЛТ і конденсатори КМ. Для живлення використана батарея, складена з трьох з'єднаних послідовно акумуляторів Д-0, 06. Можливе застосування та інших джерел струму, наприклад, акумуляторів Д-0, 1, Д-0, 25 і ін, однак це також спричинить за собою збільшення габаритів в'язки.
Налагодження в основному зводиться до встановлення режиму роботи першого транзистора підсилювача і вибір часу подачі відповідного сигналу. На час налагодження підсилювач під'єднують безпосередньо до батареї харчування. Резистор R1 і конденсатор С1 підбирають за найбільшою чутливості підсилювача в зазначеному частотному інтервалі. Чутливість пристрою в цілому регулюють при необхідності підбіркою конденсатора С3.
Загальна тривалість звучання у відповідь сигналу регулюють, підбираючи конденсатор С6, а частоту – конденсатори С4 і С5.
Деталі брелока змонтовані навісним способом на платі розмірами 20х25 мм з склотекстоліти товщиною 1 мм. З одного боку встановлені (одна над іншою) мікросхеми DD1, DD2, з іншого – всі інші деталі. Висновок 7 і 14 обох мікросхем попарно з'єднані безпосередньо, інші – відрізками дроту ПЕВ-2 діаметром 0,2 мм. Такий же провід застосований і для з'єднання мікросхем з іншими деталями. П'єзокерамічних перетворювачів В1 припаяний своїми виступами до стійок висотою 10 мм з мідного дроту діаметром 0,5 мм.
Змонтована плата разом з джерелом живлення поміщена в пластмасову коробку розмірами 50х35х15 мм (можна використовувати готовий корпус, наприклад, від слухового апарата). У його стінці, розташованої навпроти п'єзокерамічного випромінювача, просвердлити отвір діаметром 6 мм. Щоб уникнути спрацювання пристрою на випадкові удари та поштовхи між платою і стінками корпусу брелока поміщені тонкі (1,5 … 2 мм) прокладки з пінополіуретану (поролону).

    М. СИТНИК, Р. МИРОНОВ, м. Харків, радіо № 1, 1991 р., стор.33