А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

• Название: Семь шагов в электронику
• Автор: А. Черномырдин
• Издательство: "Наука и Техника"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94387-853-4

Впервые на российском рынке появилась радиолюбительская книга с видеокурсом. Разработки автора книги и его статьи широко известны читателям самых популярных журналов для радиолюбителей. А эта практическая книга им написана для тех, кто вступил на сложный и интересный путь от «чайника» до «профи» — ведь двигаться на этом пути очень трудно! В легкой и доступной форме в книге разбираются устройство и принципы работы семи различных конструкций. Устройства помещены в порядке возрастания сложности, осваиваются шаг за шагом.

Изюминка книги и в том, что конструкции каждого Шага созданы автором в нескольких вариантах на различной элементной базе — или на транзисторах, или на микросхемах, или на микроконтроллерах, — чтобы можно было наглядно увидеть и сходство, и различия между схемными решениями. Там, где какие-то схемотехнические варианты нереализуемы (например, усилитель на микроконтроллере), их, естественно, в книге нет. Интересны и реальные конструкции в ретро-варианте: на лампах, реле, тиратронах — такими они были во времена наших отцов и дедов.

Все рассмотренные конструкции автор разработал, изготовил, проверил и заставил работать — подтверждением тому многочисленные ролики, содержащиеся на приложенном к книге диске. Книга будет интересна всем читателям, желающим расширить свои знания и практические навыки в радиоэлектронике.

Книга сопровождается диском, на котором записан видеокурс, видеоролики с демонстрацией работающих конструкций, имеется разводка печатных плат всех конструкций в электронном виде. Для всех конструкций на микроконтроллерах на диске приводятся программы с исходниками. Диск содержит большое количество справочной информации для радиолюбителей.

---

Узнаете, уважаемый радиолюбитель, какое устройство автор только что описал? Конечно же, это — триггер, еще один компонент цифровой электроники! Недаром первые ЭВМ, изготовленные еще в 30-е годы прошлого столетия, собирались на электромагнитных реле!

Ну а вторая и третья контактные группы реле Rel1 и вторая контактная группа реле Rel2 образуют еще один известный в цифровой электронике блок — дешифратор, выбирающий для горения одну из четырех гирлянд.

Автор отнюдь не случайно так подробно расписывает работу этого простейшего устройства. Именно такими километровыми текстами были буквально напичканы радиотехнические книги тех давних лет.

Думается, теперь Вы, уважаемый читатель, сильнее почувствуете, какой огромный путь прошла электроника с тех далеких времен. Мы не предлагаем читателю сделать эти «бегущие огни» самому, а вот посмотреть (а главное — послушать!) их работу можно на ролике (с прилагаемого диска): «Видеоурок 1» — > «Бегущие огни на электромагнитных реле». Представляете, с каким звуком работали в те годы те уже далекие первые ЭВМ!

Шаг 2 СВЕТОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Немного о цветном слухе

Светодинамические установки (та самая «цветомузыка») пользовались огромной популярностью в 70—80-х годах прошлого века. Ныне же интерес к ним в значительной степени угас. Идея, положенная в основу этих устройств (далее будем называть их СДУ) заключается в том, чтобы связать спектральный состав звукового сигнала с определенным цветом светового сопровождения музыки.

Существует такой интересный, хотя и весьма редкий, феномен человеческой психики, который называется «цветной слух». Заключается он в том, что в мозгу некоторых людей образуется связь между слуховым и зрительным каналами восприятия, и они в самом прямом смысле «видят» звуки окрашенными в тот или иной цвет зрительными образами. Бесполезный с точки зрения выживания особи, феномен этот не закрепился в процессе эволюции, тем не менее, он существует. Люди, подверженные этому феномену, называются синестетиками. Синестетиками были многие музыканты, в частности, великий русский пианист А. Н. Скрябин. Именно он еще в 1910 году, т. е. уже более ста лет назад, впервые в мире включил в партитуру своей симфонии «Прометей» партию совершенно нового инструмента «Luce» (световая клавиатура), создав, таким образом, первое в мире светомузыкальное произведение.

Принцип работы СДУ

Принцип работы СДУ довольно несложен. На вход устройства подается звуковой сигнал, который надо «освЕтить» (по аналогии со словом «озвучить»). Сигнал этот разделяется на несколько частотных полос, обычно на три или на четыре (Luce Скрябина содержал 12 цветов, как и положено нормальной гамме). Затем сигнал каждой из частотных полос подается на амплитудный детектор, выделяющий его огибающую, а с него — на устройство управления светоизлучателем (например, лампой накаливания).

Чем сильнее сигнал данной частотной полосы — тем ярче будет светиться соответствующая лампа. Традиционно каналы, связанные с низкочастотными полосами, подсвечиваются красной лампой, среднечастотной — зеленой, и высокочастотной — синей.

 Примечание.

На взгляд автора это— не более чем произвольное допущение (если не сказать — предрассудок), вытекающее из школьного курса физики. Ведь красный свет имеет большую длину волны, и, следовательно, он более низкочастотен. А синий свет, наоборот, меньшую длину волны, и, следовательно, он менее низкочастотен…

Достаточно взглянуть на цвета скрябинского Luce, чтобы увидеть — он похож на что угодно, но только не на радугу, и очевидным образом отражает цветовые ассоциации именно скрябинского мозга.

Проблемы при конструировании СДУ

При конструировании СДУ возникает ряд проблем. Первая, и очень важная, — огромный диапазон слухового восприятия человека: от шелеста травы до рева реактивного двигателя.

Человеческий слух имеет логарифмическую характеристику чувствительности, при этом разница между самым тихим и самым громким звуком может достигать 120–140 дБ. Диапазон же практически любого светоизлучателя, в самом лучшем случае, — на несколько порядков меньше (например, кодировка цветов в стандарте VGA, используемом во всех компьютерных мониторах, имеет всего по 256 градаций, или менее 50 дБ).

Вторая проблема связана уже с особенностями человеческого зрения — из-за постоянных резких перепадов освещенности (в такт музыке) глаза человека достаточно быстро утомляются (зрачку приходится постоянно расширяться и сужаться, чтобы поддерживать освещенность внутри глаза на оптимальном уровне — этот процесс называется адаптацией). По этой причине во многих СДУ вводится т. н. фоновый канал, который подсвечивает экран СДУ в то время, когда остальные каналы «молчат», чтобы выровнять среднюю освещенность экрана.

Ну и самая главная проблема — феномен «цветного слуха» является уделом весьма немногих, поэтому каких-то особых экстатических переживаний, кроме самого факта наличия сабжа, СДУ у большинства людей не вызывает. Именно этим объясняется довольно быстро схлынувший интерес к СДУ, что, впрочем, не помешает нам ее изготовить.

Первый вариант СДУ, который мы сделаем, будет… на транзисторах.

Светодинамическая установка на транзисторах

Принципиальная схема. Схема устройства приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Принципиальная схема СДУ на транзисторах КП957А

Звуковой сигнал поступает на вход предварительного усилителя на транзисторах T1, T2. С выхода усилителя сигнал через разделительные фильтры поступает на базы транзисторов Т4, работающих в режиме активных АМ-детекторов. Лампы накаливания включены в коллекторные цепи транзисторов. Транзистор ТЗ предназначен для установки режимов работы транзисторов Т4, оптимальных для детектирования сигнала.

Печатная плата. Устройство собрано на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 61,25x25 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок, 2», файл 1.DXF) и посмотреть на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Разводка печатной платы (61,25x25 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема расположения деталей

Элементная база. Конденсатор С9 — любой пленочный (например, типа К73-17) на напряжение не менее 250 В, С10 — любой электролитический (например, типа К50-35) на напряжение не менее 350 В, диод VD4 — любой на обратное напряжение не менее 600 В и ток не менее 1 А. Остальные детали — на напряжение не менее 16 В.

Электролитические конденсаторы — любого типа (например К50-35), керамические — SMD типоразмера 0805. Все резисторы — SMD типоразмера 0805.

Наладка. Какой-либо наладки устройство не требует. Внешний вид устройства приведен на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Внешний вид СДУ на транзисторах

 Внимание.

При изготовлении этого устройства следует иметь в виду, что оно не имеет гальванической развязки от сети! Поэтому при его наладке следует особенно внимательно соблюдать правила техники безопасности.

Смотрим ролик. Работу устройства смотрим на прилагаемом диске: ролик «Видеоурок 2» — > «СДУ на транзисторах».

Светодинамическая установка на микросхемах

Принципиальная схема. Схема устройства приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Принципиальная схема СДУ на микросхемах

Звуковой сигнал поступает на вход микросхемы DA1, где усиливается и через разделительные фильтры поступает на светодиоды симисторных оптопар HL1. Диоды VD5 обеспечивают «детекторный» режим работы светодиода оптопары, пропуская через себя один полупериод входного сигнала.

Печатная плата. Устройство собрано на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 85x30 мм. Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 2», файл 2.DXF), и посмотреть на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Разводка печатной платы (85x30 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Схема расположения деталей