, має виключне практичне значення. Звук – найбільш швидкий інструмент видачі командних, регулюючих і керуючих сигналів, що йдуть від людини.
Пристрої «слуху» роботів дуже різноманітні, починаючи від найпростіших, що реагують на рівень або число звукових команд і закінчуючи так званими перцептрона (від латинського слова «перцепція» – розуміння, впізнавання).

Серед шуму механізмів і брязкоту металу в цеху пролунав тривожний скрип. Один з верстатів раптом зупинився. Спалахнула й закліпала яскрава напис «АВАРІЯ». Завила сирена. Через помилки робітник міг отримати важку травму, але його врятував електронний автомат, що зумів на тлі сильного шуму вловити тривожний вигук людини. Він зупинив верстат, включив аварійну сигналізацію. Це зробила електронна схема «слуху», свого роду чує робот – захисник людини.

Перцептрони дуже складні кібернетичні пристрої, що імітують слухові органи живих істот. Без них важко уявити «розумні» машини майбутнього, «розуміють» мова людини. Цікаві результати в цьому напрямку починає давати взаємний обмін знаннями і методами біології та електроніки, на основі якого виникла і бурхливо розвивається нова галузь науки – біоніка. Вивчення слухового апарату тварин вже зараз допомагає конструювати більш досконалі електронні системи розпізнавання зорових і слухових образів.




Однак наші знання про органи слуху ще занадто обмежені, потрібно завзята і наполеглива робота великої армії різних фахівців, зацікавлених у розкритті секретів найскладнішою «машини» – людини, в тому числі і його органів слуху.

Починати конструювання слухових систем роботів краще з самого простого автомата, що включає світлове табло з попереджуючим написом «ЗМЕНШЕННЯ», коли в приміщенні стає дуже шумно. Такий прилад, до речі, можна встановити в читальні або навчальної аудиторії.

У схемі (рис. 1) з мікрофоном типу МД-44 за допомогою резистора встановлюється рівень допустимого шуму на вході підсилювача низької частоти (перші 2 каскаду). З вторинної обмотки трансформатора Tp1 посилений сигнал після детектування надходить на підсилювач струму, виконаний на транзисторі Т3. Конденсатор С4 згладжує пульсації випрямленої напруги, а С5 виключає спрацьовування схеми при дії короткочасних звукових імпульсів.

У схемі автомата можна використовувати будь-які малопотужні низькочастотні транзистори типу П13, П16, П42 та інші, а в якості випрямляча – будь-який точковий діод (Д1, Д2, Д9). Електролітичні конденсатори – На робочу напругу 10-15 ст. Резистори можуть бути будь-якого типу.

Трансформатор Tp1 – узгоджувальний, береться від будь-якого транзисторного приймача.

Реле P1 – типу РКМ-1 з опором обмотки 2к або РКН-1 з опором обмотки 3 – 3,5 к, що спрацьовує при струмі 2-3 ма. Резистор R7 підбирається таким чином, щоб реле при відсутності сигналів на вході схеми перебувало на порозі спрацьовування. Надалі рівень сигналу (рівень допустимого шуму), при якому має спрацьовувати реле, встановлюється змінним резистором R3.

Світлове табло з написом «ЗМЕНШЕННЯ» має живитися від електромережі або самостійного джерела струму через проміжне реле, наприклад типу МКУ-48 з більш потужними контактами.

Для управління роботом на відстані в 3-4 м може бути використана більш чутлива схема «слуху», наведена на малюнку 2. Вона працює від вугільного мікрофона з опором порядку 1 к. Реле – РКМ-1, РКН-1 або ін з опором обмотки 2-3 до і струмом спрацьовування 2-3 ма. Потенціометр R4 – регулятор посилення.

Отже, робот «чує». Але він ще не відрізняє один звук від іншого і може сплутати музику з гуркотом відбійного молотка. Виручити його можуть фільтри – спеціальні пристрої, що розрізняють частоту сигналу. Введемо їх в схему, і можливості робота відразу розширюватися, а при достатньому «моторність» він зможе навіть танцювати під музику. Якщо в схему увімкнути фільтри, що розрізняють частоти звучання окремих голосних букв (рис. 3), то ми отримаємо вже певна подібність перцептрона. Пристрій «слуху», що розрізняють частоту звуків А, О, І, може бути виконано на вузькосмугових активних RC-фільтрах, зібраних за схемою типу подвійного Т-подібного моста (рис. 4). Величини ємностей конденсаторів RC-фільтра для різних частот наведено в таблиці.

Модель з подібною схемою розрізняє нескладні словесні наказу: «йди», «стій» і т. д., вимовлені з підкресленням відповідної голосної букви.



Така схема розпізнавання сигналів підключається після 4 каскадів підсилення в точці «Ф» схеми «слуху», наведеної на малюнку 2. Якщо ж від схеми потрібно розрізнення трьох-чотирьох частот, то після підсилювальних каскадів потрібно включити емітерний повторювач такого типу, як на малюнку 4 (транзистор Т4). А на вихід кожної схеми розрізнення частот з RC-фільтрами треба поставити свій підсилювач струму з реле (за типом вихідного каскаду схеми, показаної на рис. 2). З такими фільтрами легко отримати смугу пропускання частот близько 100 Гц, і в діапазоні частот мовних команд (від 200 до 1200 гц) можна зробити схему «слуху», чітко розрізняють більш 5 сигналів.

Системи розрізнення частот з індуктивно-ємнісними LC-фільтрами простіше за схемою, ніж системи з RC-фільтрами, але в діапазоні звукових частот на тороїдальні альсіферовие сердечники типу Т4-60, Т4-55, В4-32 потрібно обмотка з великою кількістю витків.
Частотно-виборчі пристрій на LC-фільтрах з двохобмотувальні поляризованим реле, на-приклад типу РПБ-5 (рис. 5), підключається замість реле і конденсатора до точок А, Б схеми, зображеної на малюнку 2.

Якщо обмотки кожного поляризованого реле підключити до виходів контурів, налаштованих на частоти сусідніх каналів, то вибірковість системи «слуху» різко підвищиться і кількість каналів керування в обраному діапазоні частот може бути збільшена. Крім того, таке включення забезпечує надійний захист від одночасного спрацьовування виконавчих ланцюгів сусідніх каналів.

Для частот 440, 800, 1170 і 1550 гц ємності конденсаторів LC-контурів рівні відповідно 0,3; 0,07; 0,015 мкф і 5000 пф. На кожен сердечник рівномірно намотується 400 + 400 витків дроту ПЕЛШО-0, 25. З чотирьохсот витків напруга знімається на реле. Діоди в схемах живлення реле – типу ДГ-Ц24 або подібні до них.

Застосування фільтрів значно розширює можливості «слухових» пристроїв. На основі схеми 2 може бути створена навіть кольоромузичне система, завдяки якій очі робота або його емблема можуть міняти свій колір «під музику». Для цього замість вихідного каскаду, зібраного на транзисторі T5, через емітерний повторювач (рис. 6) до схеми підключаються фільтри нижніх частот (150 ~ 200 Гц), середніх частот (200 – 1000 гц) і високих частот (від 1000 Гц і вище), запалюючі червоні, жовті і сині лампочки.

З двома мікрофонами, підсилювачами і поляризованим реле можна зробити пристрій «слуху» (рис. 7), повертає голову робота в бік джерела звуку.

З розглянутими схемами звукове управління може здійснюватися свистком, сопілкою або голосом. Найбільш чітко схеми «слуху» працюють при використанні в якості джерела сигналів електронного генератора стабільних звукових команд. Він розміщується в пульті керування роботом. Але це не обов'язково. Його можна вмонтувати навіть у електросаксофон, з яким зручніше вести музичну «бесіду» з роботом.

У цій статті ви познайомилися з найбільш простими електронними системами, виготовлення яких є юним технікам.

Про більш складних, так званих фазочувствительного схемах слуховий орієнтації роботів можна дізнатися з книги відомого голландського роботостроітеля A. Бруінсма «Практичні схеми роботі». (Переклад з англійської.) М.-Л., Госенергоіздат, 1962.

Тим, хто зацікавиться тонкощами аналізаторів, що імітують роботу органів слуху живих істот, радимо прочитати книгу B. К. Лабутіна і А. П. Молчанова «Слух і аналіз сигналів» (М., изд-во «Енергія», 1967).

В. МАЦКЕВИЧ. кандидат технічних наук