Многие бытовые электронные устройства имеют звуковую сигнализацию, с помощью которой информируют о различных событиях, например, о завершении заданной программы. К сожалению, значительная часть таких устройств имеет похожие звуковые сигналы, что может затруднить идентификацию, например, завершилась ли зарядка аккумуляторной батареи или это кофеварка сообщает о готовности напитка. Чтобы сделать быт немного комфортнее, можно оснастить некоторые из этих устройств таким генератором звуковых сигналов, звучание которого будет не похоже ни на какой другой.
Интегральная микросхема TS31002 представляет собой звуковой генератор двухтонального сигнала, основное назначение которого - формирование вызывного сигнала в проводных телефонных аппаратах. Выход микросхемы рассчитан на работу с пассивным пьезокерамическим звуковым излучателем. Если на основе этой микросхемы собрать устройство (рис. 1), получится четырёхтональный звуковой генератор с переключаемой частотой смены звукового тона.
Рис. 1. Схема устройства
Когда напряжение питания устройства превысит 20...22 В, микросхема DA1 активируется. На её выходе (вывод 8) появляется сигнал звуковой частоты с формой, близкой к прямоугольной. Частота сигнала зависит от суммарного сопротивления резисторов R17 и R18 и ёмкости конденсаторов C9, C10. При отключенном конденсаторе C9 генератор будет двухтональным. Чтобы получить четырёхтональный сигнал, на транзисторах VT1, VT2 собран симметричный мультивибратор с частотой переключения около 1,6 Гц. Когда транзистор VT2 закрыт, открывается транзистор VT6 и в цепь высокочастотного задающего генератора микросхемы DA1 дополнительно включается конденсатор C9, поэтому генерируемая звуковая частота на выходе DA1 понижается. Частота переключения этого мультивибратора в основном зависит от ёмкости конденсаторов C3, C4 и сопротивления резисторов R3-R6.
На транзисторах VT3 и VT4 собран аналогичный генератор, но его частота меньше - около 0,2 Гц. Когда транзистор VT4 закрыт, открывается транзистор VT5, к частотозадающей цепи низкочастотного генератора в микросхеме DA1 подключается конденсатор C7, в результате его частота понижается. При отключенном конденсаторе C7 низкочастотный генератор в микросхеме DA1 работает на частоте около 20 Гц. В результате устройство будет формировать четырёхтональный звуковой сигнал с изменяемой длительностью смены звуковых частот.
При применённом напряжении питания мультивибраторов транзисторы, на которых они собраны, могут повреждаться большим закрывающим напряжением, поэтому для их защиты установлены диоды VD3-VD6 и резисторы R3, R6, R9 и R13. При указанной на схеме ёмкости конденсатора C1 после отключения напряжения питания устройство продолжает работать около 1,5 с.
При активации микросхемы DA1 напряжение на её выводе 2 на короткое время будет на 3 В меньше напряжения питания и затем уменьшается практически до нуля, что можно использовать для управления какими-либо дополнительными функциями, например, для световой индикации с помощью сверхъ-яркого светодиода. Генераторы в микросхеме DA1 выключаются при снижении напряжения питания до 13 В.
Все детали устройства, кроме акустического излучателя, можно разместить на односторонней печатной плате, чертёж которой показан на рис. 2. Элементы расположены относительно свободно, что облегчает сборку и возможную модернизацию конструкции. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.
Рис. 2. Печатная плата устройства и детали на ней
Рис. 3. Внешний вид смонтированной платы
В устройстве можно применить постоянные резисторы С1-14, С2-23, С2-33 и другие общего применения.
Подстроечный резистор - импортный малогабаритный, взамен его можно применить отечественный СП3-19. Неполярные конденсаторы - малогабаритные плёночные или керамические на номинальное напряжение не менее 35 В, остальные - К50-68, К53-19 или импортные аналоги. Диоды 1SS176S можно заменить любыми из серий 1N914, 1N4148, КД510, КД521, КД522. Взамен стабилитронов Д814Д можно установить стабилитроны Д814Д1, КС512А, 2С512А, 1N5352. Если входное питающее напряжение не будет превышать 30 В, эти стабилитроны можно не устанавливать. Транзисторы 2SC945L можно заменить любыми из серий 2SC945, 2SC1815, 2SC1845, BC547, SS9011, КТ6111.
Устройство испытывалось с пьезокерамическим излучателем с собственной ёмкостью 22 нФ. В случае применения более мощного звукоизлуча-теля с большей ёмкостью, для сохранения максимальной амплитуды выходного напряжения может потребоваться подключение двухтактного эмиттерного повторителя, схема которого показана на рис. 4. При наличии такого повторителя к его выходу через разделительный конденсатор ёмкостью около 100 мкФ можно подключить понижающий трансформатор, например, ТАГ-III-3П, ТАГ-III-4, ТПТ-1 (от абонентского громкоговорителя), нагрузкой которого будет динамическая головка сопротивлением 4...8 Ом и мощностью до 1 Вт. В этом случае звук будет значительно громче и приятнее, чем с пьезокерамическим излучателем.
Рис. 4. Схема двухтактного эмиттерного повторителя
Рис. 5. Схема дополнительного узла
Безошибочно собранное из исправных деталей устройство начинает работать сразу. Средний потребляемый ток при напряжении питания 25 В - около 6 мА. Резистор R1 подбирают так, чтобы в любых режимах работы ток через стабилитроны не превышал максимально допустимого значения. Подбирая частотозадающие конденсаторы, можно получить разнообразные звуковые эффекты. Если не нужно изменять период смены звуковых частот, элементы VT3-VT5, R8-R10, R12-R15, С5-С7, VD5, VD6 можно не устанавливать. В таком случае сигнализатор станет простым четырёхтональным. Для включения сигнализатора с помощью напряжения, ранее использовавшегося для подачи звукового сигнала, устройство можно дополнить узлом, собранным по схеме рис. 5. Его включают в разрыв провода, соединяющего плюсовой вывод конденсатора С1 с верхним по схеме выводом конденсатора С2. Для включения устройства постоянным напряжением с логическим уровнем (несколько вольт) конденсатор С11 заменяют перемычкой, диод VD7 можно не устанавливать.
Файл печатной платы в формате Sprint Layout имеется здесь.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.