Телеграфные ключи на микросхемах. Автоматический телеграфный ключ. ЭМИ на четырех транзисторах

Данный электронный телеграфный ключ изготовлен с использованием всего двух простых микросхем К155ЛА3 и К155ТМ2. Принципиальная схема очень проста.

На элементах DD1.4 и DD1.1 собран тактовый генератор, частоту которого можно регулировать переменным резистором R1. На элементе DD1.3 выполнен узел запуска генератора. Триггер DD2.1 формирует «точки», DD2.2 - «двойные точки».

Когда манипулятор из среднего положения переводят в положение «Точки», на вывод 9 элемента DD1.3 поступает логический «0». При этом на входы элемента DD1.4 приходит логическая «1», и тактовый генератор начинает формировать прямоугольный импульс.

На инверсном выходе триггера DD2.1 сразу появляется низкий логический уровень, который через диод VD1 подается на узел запуска генератора. Это позволяет формировать «точки» одинаковой длительности независимо от того, когда манипулятор был возвращен в исходное состояние. Импульсы с прямого выхода триггера DD2.1 через диод VD5 поступают на работающий в ключевом режиме транзистор VT1. В его коллекторную цепь включено реле К1, которое коммутирует соответствующие цепи передатчика.

При переводе манипулятора в положение «Тире» на вывод 9 элемента DD1.3 и вывод 5 элемента DD1 2 подается низкий логический уровень. При этом начинает работать тактовый генератор. С инверсного выхода триггера DD2.1. а также с DD2.2 через диоды VD1, VD3, VU4 на элементы DD1.3 и DD1.2 поступает логический «0», обеспечивающий работу тактового генератора на время формирования «тире» нормальной длительности. «Тире» получается путем суммирования на резисторе R3 «точек» и «двойных точек», поступающих с прямых выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 через диоды VD5 и VD6.

Детали электронного ключа размещают на печатной плате размерами 65х45 мм.

В ключе можно использовать микросхемы серий К133, К158, К130. Диоды VD1-VD6 — любые импульсные, транзистор VT1 - любой маломощный структуры n-p-n. Реле К1 — РЭС-15 (паспорт РС4.591.002). Вместо него можно применить РЭС-43 (паспорт РС4.569.201) или другие, у которых напряжение срабатывания не превышает 5 В.

Другие схемы и решения телеграфных ключей вы можете скачать

Вашему вниманию предлагается несложный электронный телеграфный ключ с применением современной элементной базы - PIC-контроллера. Это позволило минимизировать размеры устройства и встроить его непосредственно в трансивер.

Телеграфный ключ разрабатывался для встраивания в трансивер, однако может применяться и в виде отдельного блока. Схема устройства показана на рис. 1.

Ключ предназначен для формирования знаков телеграфной азбуки. Принцип работы очень прост. В исходном состоянии манипулятор SB3 находится в среднем положении.

На выводах 17 (RAO) и 18 (RA1) микроконтроллера DD1 присутствует высокий уровень. При переводе манипулятора в нижнее по схеме положение на выводе 6 (RBO) возникает серия импульсов, соответствующая “точкам". “Точки" будут генерироваться, пока манипулятор нажат. Длительность каждой “точки"

определяется установленной скоростью. Аналогично при переводе манипулятора в верхнее по схеме положение формируются “тире".

Кнопки SB1 и SB2 предназначены для изменения скорости передачи сигнала. Установленная скорость записывается в первую ячейку EEPROM. При следующем включении устройства программа считывает значение этой ячейки и устанавливает скорость.

Такое решение, а также применение кварцевого резонатора позволяет всегда и с высокой точностью устанавливать скорость передачи, которая мало зависит от температуры и питающего напряжения. Манипуляция осуществляется активным низким сигналом с коллектора транзистора VT1.

При разработке устройства основной целью ставилась простота и минимум деталей. Возможность записи в память не разрабатывалась ввиду того, что сейчас на любительской радиостанции в основном применяются компьютеры.

А в компьютерных программах работа с так называемыми “макросами" реализована на таком уровне, что в “железе" это воплотить практически нереально. Поэтому ключ применяется, как правило, при повседневных радиосвязях или в полевых условиях.

Ключ имеет память на один знак - так называемый “ямбический" режим. То есть, если в момент воспроизведения, например, тире, будет нажата точка, то по окончании воспроизведения тире эта точка также прозвучит. И наоборот. Скорость можно регулировать от самой низкой до примерно 120 часов в минуту.

В связи с тем что ключ предназначен для встраивания в трансивер, в нем не предусмотрен тональный выход. Контроль осуществляется по цепи QSK трансивера.

При применении ключа в виде отдельного устройства можно для самоконтроля добавить звуковой генератор и управлять им с вывода 6 микроконтроллера DD1. Другой вариант - использовать так называемый “зуммер" от компьютера. Это небольшого размера капсюль, который при подаче на него напряжения излучает тональный сигнал в диапазоне 0,8...2 кГц.

На рис. 2 показана печатная плата для устройства, собранного из обычных деталей, а на рис. 3 - для деталей поверхностного монтажа (типоразмер 0805). Расположение деталей показано в масштабе 2:1.

При программировании микроконтроллера необходимо установить флаги FOSCO и WDTE. Данные для программирования приведены в таблице 1. При первом включении микроконтроллер считывает значение скорости из первой ячейки EEPROM. Если микроконтроллер раньше не программировался, то в этой ячейке, скорее всего, будет записано шестнадцатеричное число FF. Это соответствует самой маленькой скорости. При желании на этапе программирования в эту ячейку можно занести другое шестнадцатеричное число, например, 2А, что будет соответствовать средней скорости.

Таблица 1.

Электронный стабилизатор 78L05 можно заменить на КР142ЕН5А в обычном исполнении, при этом, возможно, придется увеличить размеры печатной платы. Если предполагается работа от батареи гальванических элементов, можно вообще не устанавливать стабилизатор. Разумеется, напряжение батареи не должно превышать 5,5 В. Питающее напряжение для микроконтроллера PIC16F84, поданным производителя, может лежать в пределах 4,5...5,5 В при использовании в качестве задающего генератора кварцевого резонатора с высокой частотой (HS).

Частота кварцевого резонатора ZQ1 может отличаться от указанной на схеме. От номинала частоты зависят верхнее и нижнее значения скорости. В качестве транзистора VT1 подойдет любой кремниевый n-p-п проводимости, например, из серий КТ3102, КТ645 и т. п. Необходимо только убедиться, что максимальный ток и напряжение коллектора не меньше, чем требуется для коммутации нагрузки.

Если манипулятор SB3 будет расположен на некотором отдалении от устройства, нужно установить блокировочные керамические конденсаторы емкостью 1000 пФ, подключенные к выводам 17 и 18 DD1, а также применить резисторы R5 и R6 меньшего сопротивления (1...2 кОм). Аналогичные рекомендации касаются и кнопок регулировки скорости.

Скачать прошивку Р1С-контроллера.

Е. КРОЧАКЕВИЧ, ( VQ 2 LE )

Одним из примеров применения логических инте­гральных микросхем (ИМС) в радиолюбительской прак­тике является предлагаемый вниманию читателей ав­томатический телеграфный ключ, отличающийся малы­ми габаритами, высокой надежностью и удобством в эксплуатации.

Для его построения могут быть использованы как диодно-транзисторные, так и транзисторно-транзистор­ные логические ИМС двух типов: многовходовые логи­ческие элементы И-НЕ (вентили) и тактируемые фрон­том JK-триггеры.

Рис. 1. Принципиальная схема автоматического телеграфного ключа

Принципиальная схема ключа приведена на рис. 1. Устройство содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ), построенный на вентилях D1.1 и D1.2, триггеры D3 и D4, схему управления триггерами на элементах D1. S и D1.4, монитор, собранный на вентилях D2.1, D2.2 и D2.3, и оконечный каскад на базе элемента D2.4 и транзисторов V7 и V8. Эпюры напряжений в схеме, иллюстрирующие ее работу, приведены на рис. 2.

Рис. 2. Эпюры сигналов в схеме

Триггеры D3 и D4 ключа работают в счетном режи­ме и делят частоту тактовых импульсов (рис. 2, а), следующих с периодом Т, на 2. К оконечному каскаду сигналы с выходов D3 и D4 поступают через схему D2.4, осуществляющую операцию И. Таким образом, триг­гер D3 формирует точки и интервалы длительностью Т (рис. 2, б), а добавление с выхода D4 сигнала, показан­ного на рис. 2, в, длительностью 2Т обеспечивает форми­рование тире, длительность которых составит, очевид­но, ЗТ. Суммированный сигнал (см. рис. 2, г) с выхода D2.4 поступает на вход оконечного каскада - на базу транзистора V7.

В процессе передачи манипулятором коммутируют входы вентилей D1.3 и D1.4, при этом к триггерам с вы­ходов элементов D1.3 и D1.4 поступают сигналы, раз­решающие их переключения. Связь инверсного выхода триггера D4 с входом вентиля D1.3 необходима для раз­решения работы триггера D3 в режиме счета при фор­мировании сигнала тире независимо от положения ма­нипулятора во время передачи этого знака. В схему предлагаемого ключа введена также дополнительная связь выхода ГТИ с входом J 4 триггера D4, исключаю­щая возможность одновременного формирования сигна­лов С 3 = 0 и J 4 = 1, что привело бы к вероятности лож­ной передачи тире вместо точки (подстрочный индекс названия входа триггера соответствует порядковому но­меру триггера).

Для оценки преимуществ схемы автоматического те­леграфного ключа с применением тактируемых фронтом JК-триггеров существенно то обстоятельство, что для пе­реключения JK-триггера из нуля в единицу не обязатель­но длительное присутствие единицы на входе J. Чтобы изменить его состояние, достаточно хотя бы кратковре­менного совпадения по времени сигнала J = 1 и верши­ны тактового импульса. Таким образом, совпадение сиг­налов J = 1 и С = 1 при последующих J = 0 и С = 1 обеспечивает запоминание поступившего управляющего сигнала и, следовательно, память положения манипуля­тора. В данном случае тактовые импульсы поступают со скважностью, равной 2 (длительность паузы равна длительности импульса), и положение манипулятора за­поминается здесь в течение той половины интервала между двумя знаками сообщения, которая непосред­ственно примыкает к началу очередного знака. Замыка­ние манипулятора в интервале времени, когда С 3 = О, не будет иметь отклика. Отметим, что при передаче со­общения с малой скоростью, когда реальная длитель­ность прижатия манипулятора может быть много короче точки (или интервала) между знаками сообщения, обе­спечение памяти положения манипулятора требуется во всем интервале, чтобы гарантировать надежный отклик на каждое замыкание манипулятора. Наоборот, при вы­соких скоростях передачи сообщений реальная длитель­ность прижатия манипулятора может быть несколько длиннее точки. В этом случае память положения мани­пулятора вообще не нужна (по крайней мере, во всем интервале), так как при ее наличии даже самая малая передержка манипулятора приведет к отработке лиш­него знака. Таким образом, построение предлагаемого ключа с памятью положения манипулятора именно в по­ловине интервала между знаками сообщения является решением, в известной мере удовлетворяющим одновре­менно обоим этим противоречивым требованиям.

ГТИ предлагаемого ключа построен по простой схе­ме симметричного мультивибратора на вентилях D1.1 и D1.2 с хронирующими конденсаторами С1 и С2. Час­тоту следования тактовых импульсов и, следовательно, скорость передачи сообщений устанавливают регулиров­кой R3 в зависимости от желания или квалификации оператора. При конструировании ключа следует иметь в виду довольно острую зависимость в такой схеме ГТИ частоты генерации от величины питающего напряже­ния. Так, например, когда положение регулировки R3 соответствует максимальной скорости передачи сообще­ния (движок R3 на корпусе), изменение напряжения питания на 1 % вызывает изменение частоты следования тактовых импульсов на 3 - 5%. Это обстоятельство предъявляет определенные требования к стабильности источника питания. В процессе наладки ГТИ иногда наблюдается срыв или неустойчивость генерации. Суть этого явления состоит в том, что при одновременном заряде конденсаторов С1 и С2 до одинакового напряже­ния, на входы обоих вентилей мультивибратора посту­пают уровни логического нуля, а на выходах оказыва­ются уровни логической единицы, и генерация, следова­тельно, отсутствует. Если в процессе настройки в ГТИ произошел такой срыв генерации, следует отключить питание и разрядить оба конденсатора. С точки зрения устойчивой генерации ГТИ напряжение питания в схему ключа следует подавать резким фронтом, например с помощью тумблера. Диоды VI и V2 предназначены для защиты входов вентилей D1.1 и D1.2 от отрицательных полуволн напряжения, образующихся при перезаряде конденсаторов С1 и G2. Отсутствие этих диодов может привести к сбоям в работе ключа.

Как уже говорилось, в устройстве, изображенном на рис. 1, на выходе ГТИ формируются импульсы со скваж­ностью, равной 2 (меандр), что обеспечивает память по­ложения манипулятора в половине интервала между знаками сообщения. В пределах этого интервала память может быть увеличена или сокращена по желанию кон­структора. Для этого достаточно нарушить симметрию плеч мультивибратора путем изменения емкостей кон­денсаторов С1 и С2.

Наличие в схеме ключа монитора, хотя бы в виде макета, существенно упрощает процесс наладки устрой­ства, а использование монитора в окончательной кон­струкции не ухудшает общей надежности и помехо­устойчивости ключа, но зато облегчает работу опера­тора.

В данном случае монитор - низкочастотный генера­тор сигналов прямоугольной формы, собран по схеме мультивибратора на логических элементах D2.1 и D2.2. В состав монитора входит также ключевой буферный каскад на вентиле D2.3. К входу монитора могут быть подключены один высокоомный или ряд низкоомных наушников. Наиболее эффективно применение микроте­лефона ТМ-2М.

Выходной каскад телеграфного ключа можно строить по различный принципиальным схемам, как с исполь­зованием транзисторов, так и микросхем. На рис. 3 при­веден вариант построения выходного каскада ключа с применением микросхем серии К155, а на рис. 4 и 5 - с применением транзисторов, например КТ315. Каждый из этих вариантов обладает своими достоинствами и недостатками, которые следует учитывать при конструи­ровании. В частности, при построении транзисторного варианта выходного каскада для его питания можно использовать относительно высокие напряжения, огра­ничиваемые лишь величиной предельно допустимого на­пряжения «коллектор - эмиттер» применяемого транзистора, - отсюда широкий выбор типов реле Р1, номи­нальные токи срабатывания которых не должны превы­шать 100 мА (применительно к транзисторам КТ315). К тому же площадь монтажа, занимаемая двумя транзи­сторами КТ315, меньше площади, занимаемой микросхемой. При построении же интегрального варианта выход­ного каскада питание реле и логических микросхем должно осуществляться одним и тем же напряжением, а ограничение максимального выходного тока каждого вентиля (15 - 30 мА) затрудняет выбор реле с надлежа­щими уровнями напряжения и мощности срабатывания. Кроме того, конструкция в этом варианте загружается достаточно большим количеством навесных элементов (R10 - R13 на рис. 3) для равномерного распределения нагрузки на каждый вентиль.

Рис. 3. Вариант построения вы­ходного каскада ключа на ло­гических микросхемах

Рис. 4. Вариант построения вы­ходного каскада ключа на тран­зисторах (срабатывание на за­мыкание реле Р1)

Рис. 5. Вариант построения выходного каскада ключа на транзисторе (срабатыва­ние на размыкание реле P 1)

Применять микросхемы в выходном каскаде ключа целесообразно лишь в тех случаях, когда вся оперативная автоматика радиостанции выполнена на логических элементах с тем же напряжением питания (+ 5 В), при­чем источник питания обладает достаточной выходной мощностью. Применение транзисторных каскадов, изо­браженных на схемах рис. 4 и 5, обосновано в случаях, когда с целью сокращения количества микросхем из кон­струкции исключены монитор и вентиль D2.4. В осталь­ных случаях целесообразно построение оконечного кас­када по схеме рис. 1.

Рис. 6. Принципиальная схема ГТИ

Особый интерес представляет использование в со­ставе телеграфного ключа ГТИ, принципиальная схема которого изображена на рис. 6. Здесь с помощью рези­стора R3 одновременно регулируется частота и скваж­ность тактовых импульсов. Это позволяет при малых скоростях передачи работать с памятью положения ма­нипулятора практически во всем интервале между зна­ками сообщения, обеспечивая тем самым однозначный отклик ключа на любое кратковременное замыкание ма­нипулятора. При максимальной же скорости работы ключа память положения манипулятора в интервале между смежными знаками сообщения практически от­сутствует, что исключает отработку лишних знаков со­общения при возможных передержках манипулятора. Отметим, что в середине диапазона регулирования ско­рости память положения манипулятора, как и в схеме ключа рис. 1, охватывает половину интервала между смежными знаками сообщения.

Параметры навесных элементов и номера выводов микросхем указаны на рисунках для случая применения ИМС серий К155 или К136. В качестве вентилей D1.1 - D1.4 и D2.1 - D2.4 можно использовать К155ЛАЗ или К136ЛАЗ, а в качестве триггеров D3 и D4 - ИМС К155ТВ1 или К136ТВ1. Таким образом, схема построена на четырех интегральных микросхемах. Однако, исклю­чив из схемы монитор и изменив построение выходного каскада, можно обойтись тремя микросхемами, а при­менение ИМС, содержащих два JK-триггера в одном корпусе, например К134ТВ14, сокращает количество микросхем до двух.

Можно применять любые кремниевые или германие­вые малогабаритные диоды с малыми токами утечки, но удачнее всего с микросхемами сочетаются микроми­ниатюрные диоды КД102 или КД104 с любыми буквен­ными индексами.

Некоторые входы микросхем при построении схемы ключа остаются незадействованными. В общем случае для повышения помехоустойчивости ключа на незадей-ствованные входы следует подавать напряжение логиче­ской единицы (+ 2,5 - Ь4 В), а также шунтировать выводы питания каждой микросхемы в месте ее установ­ки конденсатором емкостью 0,1 мкФ. Однако, учитывая отсутствие в схеме рис. 1 длинных линий, разводящих мощные импульсы с крутыми фронтами, и достаточ­но большие мощности срабатывания элементов серий К155 и К136, вполне допустимо незадействованные вхо­ды оставлять неподключенными (как, например, уста­новочные входы R и 5 триггеров D3 и D4). Незадейство­ванные входы J и К триггеров можно также оставлять неподключенными, либо объединять между собой неза­действованные входы J с одним из задействованных вхо­дов J или же с выходом Q; а входы К - с выходом каж­дого триггера, тем более что конструктивно входы J большинства интегральных JK-триггеров расположены рядом с выходом Q, а входы К - с выходом Q. Это ре­шается в каждом конкретном случае в процессе состав­ления монтажной схемы. Незадействованные входы вен­тилей 2И-НЕ объединяются с рабочими. В стадии маке­тирования и наладки, однако, незадействованные выводы подключать не рекомендуется; тогда в случае выхода из строя одного из рабочих входов можно будет исполь­зовать ранее незадействованный.

Для повышения общей помехоустойчивости ключа в случаях недостаточно эффективно экранированного вы­ходного каскада передатчика или при наличии других помех в местах подключения к устройству проводников от движка потенциометра R3 и электродов манипулято­ра при необходимости следует установить развязываю­щие конденсаторы С р емкостью 0,022 - 0,068 мкФ. Диод V4 установлен для защиты входа вентиля D1.3 от наво­док положительной полярности, что повышает помехо­устойчивость по цепям манипуляции. Конденсатор С5 не­обходим для исключения воздействия на схему ключа коммутационных помех, возникающих при работе реле PL Контакты реле Р1 в цепи манипуляции передатчика шунтированы RС-цепью для исключения их искрения, а также для электрической нейтрализации вибрации кон­тактов в момент коммутации. Это требование не являет­ся специфическим в связи с применением микросхем в конструкции ключа; его, однако, важно иметь в виду, особенно при попытках имитировать кнопкой действие ГТИ, для проверки действия логической части схемы ключа. Конденсатор С п емкостью 0,047 - 0,068 мкФ включен на шины питания для предотвращения импульс­ных всплесков напряжения в моменты переключения элементов схемы в процессе работы ключа.

Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц.

Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — К561ЛЕ5.

Сенсорный пульт управления

Сенсорный пульт управления, позволяющий включать/выключать нагрузку, разработан И.А. Нечаевым (рис. 1) [Р 1/85-49]. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой 300...500 Гц.

Их скважность (отношение длительности импульса к паузе) составляет 1:40 и определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.

Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления.

Рис. 1. Схема сенсорного пульта управления.

Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.

Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и СЗ.

Цветорегулятор

Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности (рис. 2). Изменяя соотношение пауза/импульс с помощью потенциометра R2 можно управлять средней силой тока, протекающего через светодиоды HL1 и HL2.

Рис. 2. Схема цветорегулятора.

Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света. Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.

На рис. 3 показана схема сенсорного выключателя конструкции И.А. Нечаева [Р 4/89-62]. Прикосновение к площадкам Е1 и Е2 позволяет включать или выключать ток в нагрузке (светодиоды HL1 и HL2).

Рис. 3. Схема сенсорного выключателя.

Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль (выводы 1, 2 микросхемы DD1) и логическая единица (выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1).

Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль. Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен.

Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2.

С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.

Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние. Выходные каскады переключатся.

На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам.

Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние.

Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.п.

Модель электронного светофора

Модель электронного светофора (рис. 4) позволяет поочередно переключать разноцветные светодиоды, имитируя работу настоящего светофора [Рл 10/98-15].

Времязадающая цепь генератора (R2, С2) определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.

Рис. 4. Схема электронного «светофора».

Светофон

Светофон (рис. 5) представляет собой электронную игрушку — звуковой генератор [Р 1/90-60]. Частота генерации определяется уровнем освещенности чувствительного к свету (hv) элемента R1 (фотосопротивления, фотодиода) при приближении к нему руки. Для того чтобы звучание происходило по желанию «музыканта», включение звука происходит при отпускании пальца от сенсорных площадок Е1 и Е2.

Рис. 5. Схема светофона.

При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно (или последовательно) фоточувствительному элементу (фотосопротивлению, фотодиоду) резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты.

Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента (рис. 5) можно использовать термосопротивление, имеющее малую тепловую инерцию, например, бусинкового типа.

Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном (от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук) — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.

Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом (электронофон), можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1.

Терменвокс

Идея терменвокса была предложена в эпоху раннего «средневековья» радиоэлектроники — на рубеже 20-30-х годов XX века изобретателем и музыкантом Львом Терменом.

В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления (вычитания) частот двух генераторов.

Один из генераторов является эталонным, второй — управляется приближением (удалением) ладони руки. Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства.

Рис. 6. Схема простого самодельного терменвокса.

Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис. 6. Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Апрелева [М 6/92-28].

Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов. Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.

Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром 2...4 мм длиной 25...40 мм.

Разумеется, представленная на рис. 6 схема формирования звука заметно упрощена. В частности, для «реального» инструмента обязательно необходима регулировка громкости звучания инструмента. Для этого обычно используют аналогичный второй канал.

Изображенная на рис. 6 наиболее упрощенная модель терменвокса построена на основе двух генераторов, выполненных на микросхеме.

Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором СЗ и потенциометром R1. Выходные сигналы с генераторов через диоды VD1 и VD2 поступают на вход усилителя низкой частоты (транзистор VT1).

При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.

Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического (токопроводящего) предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. 6.

В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы (магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие), попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.

Электромузыкальный инструмент

На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 (рис. 7) может быть собран электромузыкальный инструмент [Рл 9/97-28]. Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn.

Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn (десятки, сотни кОм).

Рис. 7. Схема электромузыкального инструмента на микросхеме.

Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно (зависимо). Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно. Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад (транзистор VT1) поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.

Индикатор электрического поля

Индикатор электрического поля или искатель электропроводки простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис. 8 и 11 [Рл 9/98-16].

Входы неиспользуемых инверторов /ШОГ7-микросхем необходимо соединить с общим проводом или шиной питания (рис. 8). При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами.

Рис. 8. Схема искателя электропроводки.

Рис. 11. Схема индикатора электрического поля.

Фотореле, термореле

Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.Д. Пономарева и А.Н. Евсеева (рис. 9). Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2.

К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока. Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог.

Рис. 9. Схема фотореле, термореле.

При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое.

Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка. Для отключения нагрузки необходимо «сбросить» состояние тиристора, т.е. кратковременно отключить питание.

Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т.д.

Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.

Индикатор перегорания предохранителя

Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко (рис. 10) содержит генератор импульсов на микросхеме и светодиодный индикатор [Р 11/85-44].

Рис. 10. Схема индикатора перегорания предохранителя.

Когда предохранитель цел, на вход инвертора (вывод 8 микросхемы DD1) подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора.

Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине. Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц.

Для индикации перегорания предохранителя при «оборванной» нагрузке параллельно сопротивлению нагрузки желательно включить резистор величиной около 1 МОм.

Простой металлоискатель

Металлоискатель на микросхеме DD1 K561ЛE5, выполненный по традиционной схеме сравнения частот опорного и поискового генераторов [Р 8/89-65], показан на рис. 12.

Рис. 12. Схема металлоискателя.

Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2.

Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки (L1, С2). При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.

Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.

Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.

Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром 200 мм. Диаметр трубки — 8 мм. Для намотки использован провод, например, ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.

Количество витков определяется по принципу «сколько войдет». Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной.

Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.

Устройство для рефлексотерапии

Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. 13 [Рл 2/97-26]. Узел поиска биологически активных точек (БАТ) содержит усилитель на составном транзисторе VT1 — VT3 и генератор импульсов на микросхеме DD1.

Рис. 13. Схема прибора для рефлексотерапии.

Поисковый (активный) электрод (А) представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм. Пассивный электрод (П) состоит из отрезка телескопической антенны.

При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.

Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них. Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно.

Для проверки готовности прибора к работе следует в режиме «Поиск» (SA2) установить максимальный ток воздействия и замкнуть электроды. При этом должен загореться светодиод HL1.

Электронный телеграфный ключ

Электронный телеграфный ключ на одной микросхеме K561J1E5 (рис. 14) выполнен по традиционной для таких ключей схеме [Рл KB и УКВ 1/96-23]. Релаксационный генератор собран на логических элементах с разными RC-цепями, ответственными за формирование посылок тире и точек.

Рис. 14. Схема электронного телеграфного ключа.

При нажатии на телеграфный ключ (замыкании зарядной цепи) заряжается группа конденсаторов С1 — СЗ (тире) или С2, СЗ (точка). Когда напряжение на входе логического элемента DD1.1 превысит определенный пороговый уровень, произойдет его переключение, и на выходе установится значение логического нуля.

Процесс заряда конденсаторов прервется, и они начнут разряжаться через сопротивления R2 и R3. При снижении напряжения на конденсаторах ниже определенного значения первый логический элемент вновь переключится, и процесс зарядки/разрядки конденсаторов повторится.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока замкнута контактная группа телеграфного манипулятора. Длительность точек и тире определяется постоянными времени зарядных и разрядных цепей (RC). Конденсаторы С1 — СЗ должны иметь малые токи утечки.

Для звуковой индикации генерируемых телеграфных сигналов предназначен генератор, выполненный на третьем и четвертом элементах микросхемы.

Генератор нагружен на пье-зокерамический излучатель типа ЗП-19. При использовании индуктивного излучателя (телефонного капсюля) последовательно с ним необходимо включить разделительный конденсатор емкостью более 0,1 мкФ.

Одновременно со звуковой, в схему введена световая индикация на светодиоде НИ (АЛ307), что позволяет визуально контролировать наличие телеграфных посылок. Для коммутации цепей передающего устройства использован буферный каскад на транзисторе VT1 (КТ315), нагруженный на реле.

Как и для других простейших телеграфных ключей, использующих подобный способ формирования точек и тире, данной конструкции присущи те же недостатки: необходимость подстройки соотношения продолжительности точек/тире сопротивлением R1 при изменении скорости передачи.

Механическая часть манипулятора может быть изготовлена из отрезка ножовочного полотна с примыкающими к нему контактными группами. В качестве таких контактов можно воспользоваться контактами разобранного крупногабаритного реле.

Многоголосый имитатор звуков

«Многоголосый» имитатор звуков, описанный М. Холодовым (рис. 15), содержит два последовательно включенных и управляемых генератора [Р 7/87-34]. Один из них работает на частоте 1...3 Гц, второй вырабатывает колебания частотой 0,2...2 кГц.

Если в цепь управления (клеммы XS1 и XS2) подключить рези-стивно-емкостной датчик, то на выходе устройства можно получить различные звуковые эффекты, разнообразие проявления которых ограничено только фантазией экспериментатора.

Если ко входу имитатора подключить переменное сопротивление 100 кОм и вращать его ручку, на выходе устройства звук будет напоминать трели соловья, затем щебетание воробья, кряканье утки, кваканье лягушки...

Устройство собрано на микросхеме К561ЛА7 (элементы И-НЕ). Имитатор при желании можно выполнить и на элементах ИЛИ-НЕ (К561ЛЕ5). Для этого потребуется самостоятельная переработка схемы.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Миниатюрный электронный телеграфный ключ MINI CW KEY на микроконтроллере ATtiny13

Этот простой электронный телеграфный ключ разработан Александром Денисовым (RA3RBE) из г. Тамбова. Подробное описание этой конструкции выложено на сайте автора . Кроме того, там Вы сможете ознакомиться с другими не менее интересными его конструкциям, а также задать вопросы.

При разработке этого телеграфного ключа ставилась задача сделать устройство очень простое, доступное для повторения радиолюбителями любого уровня подготовленности, от начинающих до профи.
Кроме этого работа этого устройства должна удовлетворять и малоопытного телеграфиста и радиолюбителя, посвятившего работе на ключе долгие годы.

Принципиальная схема ключа очень проста, ядром этой схемы является микроконтроллер ATTiny13. Он формирует выходной телеграфный сигнал с соотношением 1:3, регулирует скорость передачи в широком диапазоне скоростей, обеспечивает самоконтроль через подключенный миниатюрный капсюль. На выходе ключа стоит MOSFET которым можно управлять непосредственно передатчиком или можно включить в его сток реле, для управления через контакты реле.

Размеры печатной платы ключа: 47х39 мм. Переменный резистор и гнездо для подключения телеграфного ключа установлены таким образом, чтобы плату можно было закрепить к передней панели устройства непосредственно гайками гнезда и переменного резистора "Скорость". На печатной плате имеется джампер для отключения звукосигнализатора, при необходимости. Наборы для самостоятельной сборки укомплектованы уже запрограммированным микроконтролером и панелькой для его установки.

Краткую инструкцию по сборке и состав набора можно увидеть

Стоимость печатной платы (размеры платы 47х39 мм): 50 грн.

Стоимость набора для сборки: 160 грн.

Стоимость собранной и проверенной платы: 190 грн.

Небольшое видео, демонстрирующее работу ключа:

Для покупки наборов обращайтесь (обратите внимание, что в окошке "Код безопасности" необходимо ввести числовой результат указанной арифметической операции) или

Всем удачи, мирного неба, добра, 73!