Схема имитатора полицейской крякалки на одной микросхеме (К176ЛА7, IRF610)

Очень простая схема самодельного сигнализатора имитатора полицейской крякалки для установки в различные детские игрушки. Однажды автору этих строк пришлось ремонтировать скутер китайского производства, приведенный "поколением некст" в довольно-таки удручающий вид.

Помимо множества чисто механических проблем, на скутере, вдобавок, имелись еще и "электрические" неполадки - должно быть, юные гонщики не очень-то интересовались техническим состоянием своего "железного коня", и поэтому катались с "умершим в ноль" регулятором напряжения - в результате чего на машинке оказались сгоревшими практически все лампы, а также не работал звуковой сигнал.

И если регулятор с лампочками, покопавшись пару часов в гараже, удалось-таки раздобыть, то вот с поиском "дудки" дело обстояло немного сложнее - в мотомагазине она стоила, ни много, ни мало, 400 целковых; да и плюс ко всему, на тот момент отсутствовала в продаже.

Идея поставить на скутер автомобильный "клаксон", после некоторых раздумий, также была отвергнута - слишком уж у него большая мощность - скорее всего, слабенькая кнопка в рулевом переключателе не выдержит и начнет подгорать, а городить дополнительное реле тогда почему-то не захоте-лось.

Да и цена у автомобильного "гудка" немалая -еще больше, чем у мотоциклетного. Вот тут то и родилась идея оснастить скутер каким-либо самодельным сигналом, имеющим при этом небольшую себестоимость изготовления. Ну, а если уж и затевать самопал, то пускай тогда результат будет интересным и необычным - работает, так сказать, на имидж "мопедки".

Так как жизнь данному скутеру предстояла нелегкая, в сельской местности - там, где гаишников не видывали со времен Ивана Сусанина, а дорожными инспекторами само-провозгласились абсолютно тихие и трезвые пастухи (со своими рогатыми подопечными в качестве стажеров); возникла идея оснастить машинку сигналом, напоминающим знаменитую "крякалку" - наподобие той, что устанавливается на автомобили полиции и прочих экстренных служб - ведь в деревне такая "маленькая шалость", скорее всего, никаких проблем не создаст (в отличие от города, где подобных вольностей ДПС, конечно же, не допустит - и правильно, кстати, сделает!).

Пробежка по радиолюбительским сайтам показала, что "крякалки" самодельщиками, в принципе, создаются; правда, в последнее время все больше этих устройств строится на... микроконтроллерах!

Мне же такой подход показался расточительным и не вполне оправданным - по сути, использовать для таких вещей МК - это все равно, как стрелять из пушки по воробьям (хотя, сам я работать с МК, вообще-то умею, и очень даже люблю). Поэтому, решено было придумать максимально простую и дешевую "крякалку" -такую, чтобы каждый, кто способен держать в руках не только руль своего "дачного коня", но и паяльник, смог бы без труда ее повторить, имея в наличии пару часов свободного времени и пригоршню копеечных радио-деталей.

Но для начала предстояло разобраться с тем, что же все-таки представляет из себя то самое "кряканье", столь нелюбимое большинством нарушителей ПДД?

А так как подойти к полицейской машине с осциллографом и побибикать не представлялось возможным (по крайней мере, без серьезных последствий для здоровья), то пришлось пойти другим путем - установить на свой ПК специальную программу (Signal Generator из пакета WaveTools - генератор звуковых колебаний, с возможностью задавать их частоту и форму; автор программы - Paul Kellett) для того, чтобы немного поэкспериментировать и подобрать нужное звучание на слух.

И вот, после нескольких часов насилия над собственными ушами, тайное наконец-то стало явным: искомое "кряканье" - это всего-навсего несимметричные прямоугольные колебания частотой 80-90 Гц, имеющие коэффициент заполнения в диапазоне от 3 до 12 % - то есть, по сути дела, обыкновенный ШИМ-сигнал. Автору этих строк наиболее близкими к "фирменным" показались два варианта (в особенности - первый): 80 Гц при 4%, и 85 Гц при 9%.

Кстати, если частоту данного сигнала поднять до 250-400 Гц, а коэффициент заполнения сделать равным 15-30 %, то звучание станет очень похожим на звук стандартного авто-мото "гудка". Значит, для того, чтобы "покрякать", достаточно будет даже самого простейшего ШИМ-генератора - лишь бы он более-менее точно обеспечивал на выходе звуковой сигнал с заданными характеристиками.

Принципиальная схема

Схема получившегося устройства приведена на рисунке - она представляет собой классический несимметричный мультивибратор, нагруженный на транзисторный ключ, который является здесь простейшим усилителем.

Принципиальная схема сигнализатора - имитатора полицейской крякалки

Рис. 1. Принципиальная схема сигнализатора - имитатора полицейской крякалки.

Номиналы элементов в данной схеме указаны для режима 80 Гц/4%. Частота, а также скважность импульсов на выходе такого генератора зависят от сопротивлений R1 (задает длительность импульса), R2 (задает длительность паузы) и емкости С1. Расчет длительности импульса производится по формуле:

Тимп. (сек)=0,8*С1(мкФ) * R1(кОм) / 1000;

Длительность паузы рассчитывается аналогичным образом, только вместо значения R1 необходимо подставить значение R2. Соответственно, для того, чтобы рассчитать сопротивление резистора R1 (или R2) для заранее известного значения времени импульса (или паузы), нужно воспользоваться формулой, обратной предыдущей: R(кОм)=Тимп.(сек)/0,8*С1 (мкФ) *1000. Длительность импульса/паузы (в секундах) можно рассчитать, задав необходимую частоту F (в Гц) и скважность D (в процентах), по формулам:

  • Tимп. = (1/(F*100))*D,
  • Тпауз. = (1/(F*100) )*(100-D).

Если по результатам расчетов сопротивления резисторов получатся очень большими (несколько МОм), и в наличии таких не окажется (у автора этих строк, например, поначалу именно так и вышло), то можно просто увеличить емкость С1 в 5-10 раз, а сопротивления резисторов, соответственно, во столько же раз уменьшить.

Желательно также предусмотреть возможность некоторой регулировки частоты в готовом устройстве, дабы добиться наиболее неприятного звучания. Для этого емкость реального С1 нужно выбрать несколько меньше расчетной, а параллельно ему включить "подстроечник", которым и будет, в небольших пределах, производиться "подгонка".

Детали

Выходной транзистор VТ1, в принципе, можно использовать и биполярный, но все-таки лучше взять именно МДП - не обязательно тот, который указан на схеме (IRF610 был выбран только потому, что он "попался под руку") - подойдет практически любой п-канальный; главное, чтобы он имел Імакс не менее 1 А и Umax не менее 30 В (применимы, к примеру IRF610-640, IRF740, IRF3205 -также, как и многие другие).

Все дело здесь в том, что сопротивление перехода у биполярного транзистора, пусть даже и полностью открытого в режиме насыщения, тем не менее имеет достаточно большую величину -иногда оно может превышать 10 Ом; а вот активное сопротивление нагрузки - обычного динамка - при этом составляет всего лишь 2-8 Ом.

Таким образом, транзистор и его нагрузка образуют собой как бы делитель напряжения, сопротивление нижнего плеча которого (транзистора) иной раз может оказаться в два (или даже более) раза выше, чем сопротивление верхнего плеча (динамика).

В результате падение напряжения на транзисторе начинает превышать падение напряжения на нагрузке, что в свою очередь неизбежно приводит к уменьшению громкости звука - ведь по сути, последовательно с динамиком оказывается включенным дополнительное сопротивление транзисторного перехода - те самые 5-10 Ом.

Иное дело - ключ на транзисторе МДП: в открытом состоянии сопротивление его канала составляет менее Ома (у некоторых моделей - даже сотые доли Ома!) - то есть, находится на уровне обычного проводника; а это означает, что практически все приложенное к нагрузке напряжение будет падать именно на ней -вместо того, чтобы впустую разогревать кристалл управляющего транзистора. Если же возможности (или желания) использовать МДП-транзистор нет, то сгодится и пара биполярных - их нужно подключить по схеме Дарлингтона.

Идеальным звукоизлучателем для данного устройства мог бы стать "колокол" фабричного изготовления - наподобие тех, что устанавливают на вокзале для оповещения пассажиров - конечно, если бы он встречался в продаже почаще и по привлекательной цене.

Однако, можно обойтись и вовсе без затрат, использовав в качестве звукоизлучателя обычную динамическую головку -желательно, чтобы она была побольше и помощнее (хотя, автор этих строк получил неплохие результаты и с простым двухваттным "овалом" от "умершего" советского радиоприемника).

Причем это - чуть ли не единственный в радиоэлектронике случай, когда принцип "чем хуже - тем лучше" является совершенно оправданным: динамик может быть "охрипшим", иметь надорванный диффузор - проверенно, "кряканье" от этого нисколько не потеряет, и даже наоборот -звук станет более "сочным" и "злым".

Неплохим звучанием (да еще и высокой механической прочностью - не в пример хлипким динамикам!) обладают также и сирены от автомобильных сигнализаций.

Приобрести подобное изделие можно за копейки - на ближайшей авторазборке; далее понадобится вскрыть корпус сирены, отпаять от ее звукоизлучателя платку штатного "синтезатора завываний", а затем подключить вместо последнего описанное устройство.

Плюс ко всему, корпуса у большинства автосирен не только прочные и герметичные, но еще и весьма просторные, благодаря чему вся схема "крякалки" может быть легко размещена непосредственно в таком корпусе. Единственным ограничением здесь является тот факт, что далеко не все сирены хорошо воспроизводят низкие частоты.

Монтаж

Печатная плата для устройства не разрабатывалась - в авторском варианте основой для всех деталей, кроме микросхемы, послужил обрезок фольгированного стеклотекстолита размером ~ 10x45 мм, с вытравленными на нем контактными площадками (если нет желания травить, то можно просто вырезать их скальпелем или бормашинкой).

Затем к этой импровизированной платке я подпаял микросхему - обычными монтажными проводниками, на которых она и держится (также возможно собрать устройство и на готовой макетной плате - "решете"). После испытания конструкции для нее был изготовлен корпус длинной около 45 мм, вырезанный из пластикового кабель-канала 40x40 мм.

Крышку канала сделал длиннее его П-образной части на 20 мм, чтобы в образовавшемся припуске просверлить отверстие под болт крепления. В результате получилась вполне приличная коробочка с "ушком" - наподобие "девяточного" реле, только немного крупнее.

Для герметизации корпуса была предпринята весьма опрометчивая попытка залить его разогретым на паяльной лампе битумом, отчего схемка благополучно отправилась в свой «электронный рай» (не повторяйте моих ошибок!).

Второму экземпляру повезло больше - его корпус решено было заполнить прозрачным строительным силиконом (который продается в больших шприцах - "пистолетах"), и "пациент" мужественно вытерпел данную "экзекуцию".

Правда, у силикона есть один существенный недостаток - в относительно большом объеме корпуса он застывает крайне медленно, даже если "сушить" его на батарее; поэтому полной полимеризации такой герметик достигнет только через несколько недель.

Подведем итог

В конечном итоге, себестоимость всего этого "тюнинга" оказалась даже ниже указанных в названии статьи 10 руб. - фактически, покупать пришлось только К176ЛА7 (~3 руб., заменима на К561ЛА7, К176(561)ЛЕ5; а при незначительном изменении схемы - также и на К176(561)ЛН2).

Все остальные детали, включая выходной транзистор и динамик, благодаря многолетнему "собирательству и разбирательству" достались мне абсолютно бесплатно.

Приведенное устройство пригодится не только в качестве оригинального "клаксона" для скутера или велосипеда - его с успехом можно использовать и как ревун в охранной (или противопожарной) сигнализации - звук полицейской машины, неожиданно заставший врасплох любителей чужого добра, скорее всего придется им "по вкусу".

А в сельском хозяйстве такая "крякалка" поможет отпугнуть непрошеных гостей - грызунов, кротов, птиц и т.д., от долгожданного урожая - автор этих строк, к примеру, лично наблюдал, как звук этого устройства распугал целый выводок сорок.

В подобных случаях придутся кстати и логические элементы D 1.3-1.4, которые остались в микросхеме незадействованными: на них, например, можно собрать симметричный мультивибратор на 2-3 Гц (по классической схеме), и уже его импульсами запускать описанный здесь звуковой генератор - тогда звук "крякалки" станет прерывистым, что хорошо для применения в сигнализациях.

Или же использовать для запуска "крякающего" генератора еще один, аналогичный ШИМ-генератор, рассчитав его параметры таким образом, чтобы звук включался, например, секунд на пять каждые пол-минуты -получится практически полный аналог широко разрекламированного (и совсем недешевого!) промышленного прибора "Антикрот". Вдобавок, схемка будет полезна также и для озвучки каких-нибудь игрушек, постановок, игр и т.п.

Внимание! Звук, воспроизводимый описанным здесь устройством, приравнивается к спецсигналам, а они разрешены к установке только на транспортные средства специализированных госслужб!

Самовольное оснащение личного или коммерческого транспорта подобными сигналами является правонарушением, в результате которого к нарушителю могут быть применены различные санкции: от крупного штрафа (>5000р.), до лишения "прав" или даже ареста (последнее - в тех случаях, когда спецсигнал был использован для совершения других правонарушений).

Такие жесткие меры вполне справедливы - на дороге не место лихачам, хамам и эгоистам, которые считают себя особенными и подвергают бездумному риску как собственную жизнь, так и окружающих их людей. Давайте будем вежливыми - как на дороге, так и в жизни!

Матин Алексей. РК-2017-04.

1 177 Простые схемки
игрушка сигнализатор звуковой имитатор начинающим полицейский сигнал
cashback