2.2. Анализ работы электрической схемы

Акустический автомат включается при помощи реле четвертого канала. Чувствительность автомата регулируется подстроечным резистором R8 так, чтобы он реагировал на музыку, но не переключал каналы коммутации нагрузок. Кроме задействованного четвертого канала можно использовать второй и третий, а от первого вообще отказаться, так как при резких увеличениях громкости звука возможно его срабатывание.

С микрофона ВМ1 сигнал поступает на вход усилителя – ограничителя, выполненного на микросхеме К538УН1А. После усиления сигнал детектируется диодами VD5,VD6 и поступает на базу транзистора VT1. В его коллекторную цепь включен резисторный оптрон U1, который и управляет генератором устройства световых эффектов. С увеличением громкости звука приоткрывается транзистор VT1, выходное сопротивление оптрона уменьшается, что приводит к повышению скорости переключения гирлянд.

При акцентированном хлопке транзистор VT1 открывается полностью, запускается ждущий мультивибратор на элементах DD3.3, DD3.4, который формирует импульс низкого уровня длительностью около 0,1 с (определяется сопротивлением резистора R3 и емкостью конденсатора С2). По фронту этого импульса запускается второй ждущий мультивибратор на элементах DD3.1, DD3.2, который также формирует импульс низкого уровня длительностью примерно 1,5 с. В течение этого времени (определяется сопротивлением резистора R1 и емкостью конденсатора С1) микросхема DD1 считает импульсы, соответствующие числу хлопков. Например, их было четыре. На входе 4 счетчика – дешифратора DD1 установится напряжение высокого уровня.

По истечении четырехсекундного импульса на управляющем входе микросхемы DD2 (вывод 14) низкий логический уровень сменится высоким. На входе четвертого логического элемента микросхемы DD2 также установится напряжение высокого уровня. Оно поступает на вход R счетчика – дешифратора DD1, обнуляя его, и, одновременно, переключает триггер DD5.2. Открывшийся транзистор VT5 управляет электромагнитным реле К4, которое своими контактами подключает соответствующую нагрузку. Светодиод HL4 сигнализирует о включении четвертого канала автомата.

Дифференцирующая цепь С3R6 устанавливает все триггеры в исходное состояние при включении питания автомата.

Блок А1 можно использовать отдельно только для управления устройством световых эффектов. Если в этом нет необходимости, вместо оптрона U1 в коллекторную цепь транзистора VT1 включают резистор сопротивлением 10 кОм.

2.3 Оценка элементной базы.

Для обеспечения малого энергопотребления в акустическом автомате возможно применение микросхем серии К561, выполненных по КМОП-технологии. Основной особенностью этих микросхем является ничтожное потребление тока в статическом режиме – 0,1…100мкА, Uи.п.=515 В. Для усиления сигналов в различных радиоэлектронных устройствах применяются ИСМ серии УН. В акустическом автомате используется восьмивыводная микросхема К538УН1А.

В акустическом автомате применены резисторы МЛТ – это резисторы металлодиэлектрическим проводящем слоем, предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. МЛТ относятся к неизолированным. Номинальная мощность 0,125 Вт.

Предельные эксплутационные данные:

- температура окружающей среды	-60…+40С
- предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока	200 В
- минимальная наработка	25000ч
- срок сохраняемости	15 лет

Достоинством данного типа резисторов является широкий диапазон номинальных сопротивлений, малые габаритные размеры, большой срок сохранности, широкий диапазон рабочих температур -60 +40 С.

Чувствительность автомата регулируется подстроечным для периодической подстройки устройства резистором СП-5.

Параметры резистора СП-5:

- номинальная мощность	1 Вт
- номинальное сопротивление	100 Ом – 10 кОм
- предельное рабочее напряжение	300 В
- диапазон рабочих температур	-60С - +125С

В качестве конденсаторов применены элементы следующих типов:

-малогабаритные пакетные керамические конденсаторы КМ6Б, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

- электролитический фольговый алюминиевый полярный конденсатор К50-6, имеет цилиндрическую форму и выпускаются в трех конструктивных вариантах. Выбираем вариант - с выводами разной длинны (короткий вывод - плюсовой). Эти конденсаторы обладают большой удельной емкостью и энергией, запасаемой в сравнительно малых объемах. Их недостаток - нестабильность параметров. Применяют в цепях постоянного, переменного и импульсного тока печатных схем с креплением пайкой за выводы.

В качестве диодов VD1 – VD6 могут быть применены любые импульсные диоды, такие как КД521, КД522, Д220, Д18, Д311. В данном устройстве применены диоды КД522Б – кремниевые диоды, эпитаксиально-планарные, импульсные. Диоды предназначены для работы в импульсных устройствах и упакованы в стеклянный корпус с гибкими выводами. Диоды КД522Б имеют следующие параметры:

- прямой средний ток	100мА
- прямое напряжение	1.1В
- обратное напряжение	60В
- прямой импульсный ток	1500мА
- температура окружающей среды	-55...+155С

В качестве транзисторов VT1 – VT5 применены биполярные транзисторы КТ 315-Б. Зависимость параметров транзисторов от температуры, электрического режима и частоты, наличие технологического разброса параметров накладывают специфические требования на расчет и принципы построения схем на транзисторах, обеспечивающих высокую надежность в эксплуатационных условиях.

Основные параметры:

- выходное сопротивление	40 Ом
- постоянное напряжение коллектор–эмиттер	15 В
- постоянный ток коллектора	100 мА
- диапазон рабочих температур	-55С - +100С

В качестве элемента, управляющего генератором устройства световых эффектов выбрали оптрон U1 серии ОЭП-13. В качестве излучателя используются светодиоды. Параметры оптрона ОЭП-13:

- прямой средний ток	250 В
- прямое напряжение	2 мА
- выходное сопротивление	3000 Ом
- время включения - выключения	200мс

В акустическом автомате применены работающие в цепях управления реле К1 – К4 серии РЭС-22.

Светодиоды выбрали серии АЛ 307Б арсенид – галлий – алюминиевые заключены в пластмассовый корпус. Электрические и световые параметры:

- сила света, не менее при Iпр=10мА	0,9 мкд
- постоянное прямое напряжение	2,0 В
- цвет свечения	красный

Предельные эксплуатационные данные:

- постоянный прямой ток при температуре 213 К – 343 К	20 мА
- обратное напряжение	2 В
- температура окружающей среды	до 343 К

В акустическом автомате размещен микрофон серии МКЭ-3. Это микрофон бытового применения, предназначен для встраивания в кассетные магнитофоны и магнитолы. МКЭ-3 является ненаправленным, со встроенным источником питания на 3000 часов работы. Его эксплуатационные параметры позволяют применять его в акустическом автомате.

- номинальный диапазон частот	50 Гц-15000 Гц
- чувствительность по свободному полю на частоте 1000 Гц	4
- уровень звукового давления	37 дБ
- модуль полного электрического сопротивления на частоте 1000 Гц	3000 Ом
- габаритные размеры	13 21
- масса	8 г
- температура окружающей среды	-10С - +45С
- относительная влажность воздуха при температуре не выше +20С	93%

Электрические свойства и срок службы элементов зависят от условий эксплуатации. Температура и влажность окружающей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняемость элементов. С учетом выбранной элементной базы, диапазон рабочих температур устройства составит –10…+40˚C.

3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РЭУ.