Разработка печатной платы

Описание работы принципиальной схемы двутональная сирена повышенной мощности.

Двутональная сирена автосторожа, в которой излучателем работает динамическая головка, служащая нагрузкой однотактного усилителя мощности 3Ч.

Принципиальная схема двутональ­ной сирены повышенной мощности представлена на рис. 1.

Усилитель мощности собран на транзисторах VT1 —VT4.

На резисторах R1, R6, конденсаторе СЗ, кнопке SB1 и логическом элемен­те DD1.4 собран узел пуска сирены, как в прототипе. На логических элементах DD1.1-DD1.3 собран задаю­щий генератор, частоту которого (около 7000 Гц) понижает делитель частоты, выполненный на триггерах DD3.1, DD3.2, DD4.1, DD4.2. Второй генератор (манипулятор) построен на логических элементах DD2.1—DD2.3. Его сигнал близок к «меандру часто­той около 1 Гц.

Выходной сигнал делителя частоты снимают с инверсного выхода тригге­ра DD4.2. На базу транзисторов VT3,

VT4 этот сигнал поступает непосред­ственно, а на базу транзисторов VT1, VT2 — через элемент DD2.4. Все тран­зисторы VT1—VT4 включены эмиттерным повторителем, их эмиттерной на­грузкой служит динамическая головка ВА1 с сопротивлением звуковой ка­тушки 4 Ом.

Предохранитель FU1 защищает го­ловку ВА1 от выхода из строя при воз­можном в эксплуатации пробое тран­зисторов VT1 —VT4, сопровождаю­щемся замыканием коллектора на эмиттер. Диод VD2 предохраняет мик­росхемы сирены от случайной оши­бочной смены полярности питающего напряжения.

В дежурном режиме контакты кноп­ки SB1 замкнуты. Поэтому оба генера­тора заторможены в состоянии, при котором на выходе элементов DD1.1, DD1.3, DD2.1, DD2.3 высокий уровень, а на выходе DD1.2, DD2.2 — низкий. На выходе элемента DD1.4 — также высокий уровень, поэтому триггеры DD3.1, DD4.1, DD4.2 установлены в нулевое состояние. Один из входов элемента DD2.4 соединен с инверс­ным выходом триггера DD4.2, а вто­рой — с кнопкой SB1; на его выходе будет напряжение высокого уровня. Таким образам, в дежурном режиме на базе всех транзисторов VT1—VT4 будет высокий уровень, ток через транзисторы, а значит, и через голов­ку ВА1 не протекает.

При нажатии на кнопку SB1 начина­ют работать оба генератора, причем на выходе всех логических элементов сразу же изменяется на противоположный. Минусовой пере­пад на входе С триггера DD3.1 не вы­зывает его переключения, поэтому делитель частоты пока бездействует.

На выходе элемента DD2.4 уже будет низкий уровень, а на инверсном выхо­де триггера DD4.2 — еще высокий, т. е. сигналы на базе транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4 после нажатия на кнопку SB1 окажутся взаимно обратными. Это означает, что транзисторы VT2, VT3 откроются, a VT1, VT4 — ос­танутся закрытыми. В результате к правому по схеме выводу головки ВА1 будет приложен «плюс» напряжения, а к левому-«минус».

Как только триггер DD4.2 переключется в единичное состояние,сигналына базе транзисторов VT1-VT4 поменяются на обратные, откроются тран­зисторы VT1, VT4 и закроются VT2 VT3. Теперь уже на левом выводе головки ВА1 будет "плюс- напряжения питания, а на левом – «минус». Смена полярности напряжения на выводах головки будет происходить с частотой переключения триггера DD4.2. По­скольку его инверсный выход соеди­нен с собственным входом D, при на­жатой кнопке SB1 частота импульсов на выходах этого триггера ровно вдвое ниже, чем на его входе С, а форма строго симметрична.

Но тем не менее частота импульсов на входе С триггера DD4.2 (точнее, на инверсном выходе триггера DD4.1) бу­дет периодически изменяться с часто­той 1 Гц. Так, когда вначале на выходе элемента DD2.3 (на выходе манипуля­тора) будет низкий уровень, диод VD1 открыт и при каждом плюсовом пере­паде на инверсном выходе триггера DD4.2 (точнее, на инверсном выходе триггера  DD4.1) будет периодически изменятся с чачстотой 1 Гц. Так, когда в начале на выходе элемента DD2.3 (на входе манипулятора) будет низкий уровень, диод  VD1 открыт и при каждом плюсовом перепаде на инверсном выходе тригера DD 4.1 импульс, появляющийся на выходе цепи R5C5, будет переключать триггер DD3.2 по входу S в единичное состояние. Триггер DD3.1 пока работать в обычном счетном режиме, поскольку действие цепи R4C4 нейтрали­зовано открытым диодом VD1.

Поэтому делитель частоты на триг­герах DD3.1, DD3.2, DD4.1, DD4.2 бу­дет работать с коэффициентом деле­ния 12 (рис. 2,а). При этом головка ВА1 будет воспроизводить колебания частотой 583 Гц (приблизительно нота «ре» второй октавы). Именно с этого – пониженного – тона начинается работа сирены.

Когда же на выходе элемента DD2.3 появится высокий уровень, диод VD1 закроется, включая в работу цепь R4C4. Теперь каждый плюсовой пере­пад на инверсном выходе триггера DD4.1 будет устанавливать оба тригге­ра DD3.1 и DD3.2 в единичное состоя­ние. Поэтому делитель частоты перей­дет на работу с коэффициентом деле­ния 10 (рис.2,б), что соответствует воспроизведению головкой BA1 тона частотой 700 Гц (примерно нота -фа» второй октавы).

Эти два тона звучат, чередуясь до тех пор, пока нажата кнопка SB 1. Ее от­пускание немедленно прекращает ра­боту сирены. Если почему-либо нужно, чтобы звучание сирены начиналось с повышенного тона, катод диода VD1 подключают к выходу элемента DD2.2.

Частота чередования тонов сирены зависит от номиналов элементов цепи C2R3. Увеличив емкость конденсатора С2 (или сопротивление резистора RЗ), можно замедлить темп переключения тонов. Если же увеличить емкость кон­денсатора С1 (или сопротивление ре­зистора R2), то понизится частота обоих тонов. Однако частотное соотношение тонов (5:6) всегда будет соответст­вовать музыкальному интервалу -ма­лая терция», придающему звучанию сирены хотя и благозвучный, но наро­чито тревожный характер. Если же такая тревожность не нужна, а наоборот требуется, чтобы сигнал сирены был приятен на слух , соотношение тонов должно соответствовать –«кварте» (3:4) или «квинте» (2:3). Оба эти интервала в музыкальном отноше­нии примерно равноценны, так как от­носятся к разряду наиболее благозвуч­ных (консонансных). Оказывается, что схемотехнически реализовать эти му­зыкальные интервалы еще проще, чем «малую терцию».

Поскольку транзисторы VT1—VT4 ра­ботают в переключательном режиме, теплоотводов для них не требуется. Си­рена работоспособна при напряжении питания от 3 до 18 В. С повышением на­пряжения питания громкость звука и потребляемый ток увеличиваются, тональность сирены изменится мало.

Микросхемы DD1—DD4 могут быть из серии 564 или К176. В случае приме­нения микросхем серии К176 пределы питающего напряжения сужаются. Кроме того, при использовании в манипуляторе (DD2) микросхемы К176ЛА7 вы-пуска прежних лет импульсы, форми­руемые генератором, могут быть асим­метричны (см. [2]). Из-за этого время звучания тонов будет неодинаковым. Чтобы устранить этот недостаток, верх­ний по схеме на рис.1 вход элемента DD2.1 нужно соединить с плюсовым проводом питания через диод КД102А (катодом к плюсовому проводу).

Транзисторы КТ972А можно заме­нить на KT972Б или КТ829А, а КТ973А - на КТ973Б. Если нет и этих транзи­сторов, то вместо каждого из них придется использовать пару транзисторов , включенную по схеме составного. Вместо КТ972А подойдет пара КТ503Е (или КТ315И) и КТ815Г (или КТ817Г), а вместо КТ973А - КТ502Е (или КТ361К) и КТ814Г (или КТ816Г).