Страница:Радио 1993 г. №08.djvu/39

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


РАДИОЛЮБИТЕЛЮ-КОНСТРУКТОРУ

ПОВЫШЕНИЕ ГРОМКОСТИ ЗВУЧАНИЯ ПЬЕЗОИЗЛУЧАТЕЛЯ

Звуковые пьезоиалучатели серии ЗП из-за малых габаритов и экономичности находят широкое применение в радиолюбительских конструкциях в качестве звуковых индикаторов. Их устанавливают в компьютеры, квартирные электронные звонки, телефонные вызывные устройства, пробники, игрушки и др. Основной «дефект» этих звукоизлучателей — недостаточная громкость для многих конкретных случаев использования, особенно при низковольтном питании. 

Вниманию читателей мы предлагаем две статьи, в которых описаны способы устранения этого недостатка.

В большинстве устройств пьезоизлучатель включен на выходе логического элемента ТТЛ (или структуры КМОП). Напряжение на излучателе представляет собой импульсную последовательность с логическими уровнями (2,5... 5 В) и частотой от 100 до 10 000 Гц. Для повышения громкости звучания излучателя я использую простейший усилитель (см. схему на рис. 1). В нем нагрузкой служит параллельный LC-контур, составленный из звукоизлучателя НА1 и катушки L1.

При подаче на базу транзистора VT1 импульсного сигнала в контуре возникают резонансные колебания, амплитуда напряжения которых может значительно превышать напряжение питания усилителя. Звукоизлучатели разных типов имеют значения собственной звуковой резонансной частоты, находящиеся в пределах 2...8 кГц. Поэтому для каждого конкретного случая необходимо подобрать наилучшее сочетание параметров контура. Тембр звучания можно изменять включением дополнительного конденсатора С1 (или подборкой числа витков катушки L1, что, конечно же, менее удобно).

В качестве практического примера описанного включения пьезоизлучателя на рис.2 представлена схема низковольтного звукового индикатора. Индикатор работоспособен при напряжении питания в пределах от 2 до 0,7 В и потребляет ток не более 5 мА. Устройство представляет собой автогенератор на транзисторах разной структуры с непосредственной связью.

Катушка L1 содержит 600 витков провода ПЭВ-1 0,08 (0,1 или 0,12), намотанных на склеенные клеем БФ-2 или БФ-4 два кольца типоразмера К10x6x3 из феррита 700НМ1 (или 1000НН). Наибольшая громкость звучания соответствует совпадению частоты автогенератора и собственной резонансной частоты пьезоизлучателя.

Интересен вариант применения этого индикатора для повышения безопасности вождения автомобиля в ночное время. Это устройство препятствует засыпанию водителя во время движения (устройство «антисон»). Индикатор вместе с источником питания крепят на упругой скобе-оголовье с таким расчетом, чтобы, когда скобу надевают на голову, излучатель оказался прижатым к уху.

При глубоком наклоне головы (в момент засыпания) замкнутся контакты SA1 и включат индикатор — громкий сигнал мгновенно разбудит водителя. Разумеется, надежность работы устройства будет во многом зависеть от конструкции включателя SA1.


И. ШЕЛЕСТОВ

г. Москва

Громкость звучания пьезоизлучателя серии ЗП при включении его между выходом генератора и общим проводом редко бывает вполне удовлетворительной. Увеличить отдачу излучателя можно, подключив его к выходу дополнительного управляемого автогенератора, работающего на частоте собственного резонанса излучателя. Генератор удобнее всего собирать на логических элементах.

На рис. 1 изображена схема звукового генератора с парафазным возбуждением излучателя НА1. Такой способ включения нагрузки позволяет вчетверо увеличить мощность излучаемого сигнала. Подстройка генератора на частоту резонанса излучателя еще более увеличивает отдачу.

Генератор можно собрать на логических элементах микросхем серий К176, К561, 564 и др. При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсатора его можно настроить в резонанс практически с любым излучателем серии ЗП. Генератор легко возбуждается при высоком уровне на управляющем входе и способен формировать даже короткие щелчки длительностью в 3...5 мс. Ток , потребляемый генератором в паузе, не превышает нескольких долей микроампера, при возбуждении — 1 ...2 мА. Если необходимо, чтобы генератор возбуждался при низком уровне на управляющем входе, достаточно заменить микросхему К176ЛА7 на К176ЛЕ5.

Отдача звукоизлучателя еще более увеличится, если его отделить от генератора двумя буферными элементами (рис.2). Это объясняется улучшением условий возбуждения генератора, уменьшением длительности фронта и спада его импульсов. В качестве буферных могут быть использованы свободные элементы той же микросхемы, но больший эффект дадут мощные элементы структуры КМОП, например, инверторы микросхемы К561ЛН2.

Однако и это не предел. Мощность излучаемого сигнала будет еще выше, если последовательно с пьезоизлучателем включить катушку L1. Если ее индуктивность выбрать так, чтобы на частоте механического резонанса излучателя возникал бы и электрический резонанс, то напряжение на нагрузке значительно превысит напряжение питания микросхем генератора с соответствующим увеличением мощности акустического излучения.

Индуктивность катушки можно рассчитать по формуле: L=25*1012/f2резизл, где L — индуктивность, мГн; fрез — частота резонанса, Гц; Сизл — емкость излучателя, мкФ; в зависимости от типа емкость пьезоизлучателя серии ЗП находится в пределах 0,03...0,1 мкФ.

Эффект от механического резонанса будет особенно заметен в генераторе с низкоомным выходом, так как выходное сопротивление входит в последовательный LC-контур и определяет его добротность.


Ю. ВИНОГРАДОВ

г. Москва


РАДИО № 8. 1993 г. 39