Выпуск 28  Просто о сложном  Электронный Чебурашка

Внешний вид этой игрушки-автомата приведен на рис. На небольшом ящике-подставке укреплена фигурка Чебурашки. На передней панели подставки расположен сетевой выключатель СЕТЬ, скрытые декоративными пластмассовыми решетками микрофон и громкоговоритель, три выключателя и кнопка, объединенные под табличкой "СЧЕТ ОТВЕТ". Перед Чебурашкой на верхней панели подставки находится небольшое блюдце, а в одной из лапок он держит индикаторную лампу.

Игрушка-автомат по команде человека вращает головой и мигает (сверкает) глазами; радостно кричит (пищит), когда перед ней на блюдечко кладут апельсин. Кроме того, Чебурашка умеет считать - он складывает и вычитает числа от 1 до 4 и по команде сообщает результат вычислений с помощью индикаторной лампы, которую держит в руке.

Принципиальная электрическая схема игрушки представлена на рис. 1.2. Рассмотрим работу электрических цепей на конкретных примерах. Включением сетевого выключателя SAI автомат приводится в готовность к действию. Если громким голосом произнести слово "Чебурашка", то звуковой сигнал преобразуется микрофоном ВМ1 в электрический и поступает на усилитель, собранный на транзисторах VTI и VT2. Усиленное напряжение через конденсатор СЗ подается на выпрямитель (VDI, VD2, C4), работающий в режиме удвоения напряжения. Выпрямленное напряжение с конденсатора C4 через резистор R4 поступает на базу транзистора VT2, вызывая увеличение постоянной составляющей коллекторного тока. Поэтому реле К1 срабатывает, его контакты К1.1 переключаются, обеспечивая зарядку конденсатора С5. После прекращения действия звукового сигнала реле К1 отключается, и контакты К1.1 возвращаются в исходное положение. При этом отрицательно заряженная обкладка конденсатора С5 подключается к базе транзистора VT3, который открывается, и срабатывает реле К2. Контакты К2.1 замыкают цепь питания генератора, выполненного на элементах DD2.1 и DD2.2 микросхемы DD2 и усилителя на транзисторе VT5, в коллекторную цепь которого включены лампы HLI и HL2. Частота колебаний генератора, а значит, и частота мигания ламп зависят в основном от емкости конденсатора С9 и составляют примерно 0,4 Гц. Таким образом, Чебурашка, реагируя на голос человека, начинает мигать (лампы HLI и HL2 установлены на месте глаз куклы).

В это же время контакты К2.2 замыкают цепь питания электродвигателя М1, и укрепленная на его валу голова куклы начинает поворачиваться. Чебурашка как бы оглядывается по сторонам после того, как услышал, что его зовут.

Реле К2 остается включенным до тех пор, пока конденсатор С5 не разрядится по двум параллельным цепям: резистор R5, эмиттерный переход VT3; резистор R6. По мере разрядки конденсатора токи в базовой и коллекторной цепях уменьшаются, и через некоторое время, определяемое емкостью конденсатора С5 и сопротивлением резистора R6, реле К2 отключается. Контакты К2.1 и К2.2 размыкаются, мигание глаз и вращение головы игрушки прекращаются.

Если снова громко произнести слово "Чебурашка" (разумеется, можно произнести и какое-либо другое слово или даже просто хлопнуть в ладоши), то описанный процесс повторится.

Посмотрим, что произойдет, если перед Чебурашкой положить на блюдце апельсин (или муляж апельсина, яблока и т. п.). При этом замыкаются контакты SB1.1 и размыкаются SB1.2 (конструкция этой кнопки показана на рис. 1.3). Контакты SB1.2 отключают питание акустического реле и реле времени, a SBI.I замыкают цепь питания генератора на микросхеме DD2, и глаза Чебурашки начинают мигать. Одновременно замыкается цепь питания генератора звуковой частоты с прерывистым звучанием на микросхеме DD1. Этот генератор состоит из двух мультивибраторов. Первый мультивибратор на элементах DDI .1 и DDI .2, генерирующий импульсы с более низкой частотой следования (около 1 Гц), управляет работой второго мультивибратора на элементах DD1.3 и DD1.4, частота колебаний которого около 1000 Гц. Прерывистый сигнал с выхода элемента DD1.4 поступает на транзистор VT4, усиливается и звучит, воспроизводимый динамической головкой громкоговорителя ВА1.

Таким образом, Чебурашка как бы кричит (пищит) от радости при виде апельсина и "возбужденно" мигает.

Чебурашка умеет считать, правда выполняет он только арифметические действия сложения и вычитания одноразрядных чисел. Выполняются следующие действия:
1+3=4;   4-2=2;   3+1=4;
1+4=5;   4-1=3;   3+2=5;
2+3=5;   3-2=1;   4+1=5;
2+4=6;   3-1=2;   4+2=6.
Справа на лицевой панели подставки расположены: два выключателя, используемые для ввода чисел; выключатель, предназначенный для установки вида арифметического действия (сложения или вычитания); кнопка ОТВЕТ.

При вводе чисел выключатели устанавливаются в верхнее или нижнее положение. Например, если Чебурашка должен выполнить действие 2+3, то необходимо первый выключатель установить в нижнее положение, а второй — в верхнее. Переключатель вида арифметических действий устанавливается в верхнее положение. Нажав на кнопку ОТВЕТ, нужно громко сказать: "Отвечай". При этом на цифровой лампе-индикаторе загорится ответ — число 5.
Принципиальная схема блока счета приведена на рис. 1.4. В исходном состоянии, когда каждый электрод-цифра индикаторной лампы зашунтирован контактами выключателей SAI— SA6 и диодами VD1 - VD24, напряжение источника питания полностью падает на балластных резисторах R1 - R8. Чтобы загорелась, например, цифра 4 в индикаторной лампе, необходимо отключить контакты выключателей SAI (+), SA3 (1), SA5 (3), что соответствует арифметическому действию 1 +3 = 4. Аналогично реализуются и другие арифметические действия.

Последовательно с контактами SB2.1 кнопки ОТВЕТ (см. рис. 1.2) соединены контакты К1.2, которые замыкаются при срабатывании акустического реле (когда громко произносят слово "Отвечай"). Таким образом, Чебурашка дает ответ (загорается цифра индикаторной лампы) лишь при одновременном нажатии на кнопку ОТВЕТ и подаче звукового сигнала. При этом кнопка SB'2.2 отключает питание реле времени на транзисторе VT3, предотвращая включение двигателя и генератора мигания во время выполнения куклой арифметических операций.

Настройка автомата сводится к подбору сопротивления резистора R9 до получения неискаженного звука в громкоговорителе и установления необходимой чувствительности акустического реле с помощью переменного резистора R2. Можно предусмотреть в схеме возможность регулирования продолжительности мигания глаз куклы и поворота ее головы (после подачи звукового сигнала) . Для этого постоянный резистор R6 заменяется переменным с таким же сопротивлением (100 кОм) и последовательно с ним присоединяется резистор с сопротивлением 820 0м; меняя сопротивление резистора R6, можно менять выдержку реле времени на транзисторе VT3.

Двигатель М1 (см. рис. 1.2) находится внутри туловища куклы. Голова Чебурашки укреплена на его валу 1 (рис. 1.5); электропитание к лампам HLI и HL2 подводится с помощью кольцевых контактов 2, по которым скользят металлические щетки 3.

В игрушке-автомате использованы следующие детали: микросхемы DD1, DD2 типа К155ЛАЗ; транзисторы VT3, VT5 типа П214Б; транзисторы VT1, VT2, VT4 типа МП42Б; диоды VDI, VD2 типа Д9Е; реле К1, К2 типа РЭС-9 (паспорт РС4.524.203) ; двигатель М1 типа ДСД-60; микрофон ВМ1 типа ДЭМШ-1; громкоговоритель ВА1 типа 0,1-ГДб; диоды VD3- VD12 типа Д226Б; лампы HLI, HL2 типа МН 2,5-0,15; трансформатор Т1 — выходной трансформатор от радиоприемника "Альпинист", "Гиала" и т. п.; сетевой выключатель SAI типа Т 1. Сердечник сетевого трансформатора набран из пластин Ш32 Х 20 мм. Обмотка 1 трансформатора имеет 2750 витков провода ПЭЛ 0,15; обмотка II 120 витков провода ПЭЛ 0,3; обмотка III 65 витков провода ПЭЛ 1,5.

В блоке счета игрушки применены диоды типа Д226Б, индикаторная лампа ИН18, выключатели типа Т1; кнопка SB2 типа КМ2-1.

Игротека автоматов
Д. М. Комский, Б. М. Игошев