Имитатор звуков животных

Имитатор звуков животных (Далее просто ИЗЖ)  представпяет со­бой ЦМ (цифровой магнитофон), предназначенный для воспроизве­дения записанных на компьютере коротких звуковых фрагментов. В ЦМ можно записать набор звуков (от 1 до 5) для кукольного театра ипи применить ИЗЖ в качестве дверного звонка со сменными (по настроению) звуками или музыкальными пассажами. Не исключен вариант использования ИЗЖ для подачи кратких предупреждающих сообщений на транспорте, произ­водстве или в других обществен­ных местах.

Отличительной особенностью ИЗЖ от других подобных устройств являются улучшенное соотноше­ние сигнал - шум записываемого и воспроизводимого сигнала за счет введения Г-образного фипьтра по­стоянного тока в цепь питания ана­логовой части ЦМ.

Второй отличительной особенностью ИЗЖ является использова­ние УМЗЧ повышенной мощности, который расширяет функциональ­ные возможности (увеличивает сферу возможного использования) ИЗЖ. В большинстве известных схем ЦМ задействован встроенный УЗЧ, выводы 14 и 15 DA1) - см. рис. 1. Однако он практически при­годен только при использовании динамических головок с повышенной звуковой отдачей, а в действи­тельности удовлетворительно ра­ботает только на низкоомные (более 16 Ом) и хорошо на высокоомные _- 300 Ом) высококачественные стереотелефоны.

Дополнительно выходную мощ­ность УМЗЧ ИЗЖ можно получить простым увеличением напряжения питания до +22...25 В (достаточно будет стабилизатор DA3 снабдить небольшим радиатором) . Тогда в секторы памяти ЦМ можно запи­сать вместо голосов животных звуки природы, раскаты грома, шум ливня, морской прибой, порывов ветра, завывание вьюги.  Эти при­родные (сравнительно тихие) зву­ки можно качественно воспроизве­сти, только имея внушительный запас по мощности. Дополнитель­но для повышения качества вос­произведения рекомендуется вместо головки динамической исполь­зовать акустическую систему.

Сердцем ИЗЖ является ЦМ - микросхема ISD1416 - однопрограммное эаписывающе - воспроиз­водящее устройство с П3У. сохра­няющим во времени записанную информацию даже при выключенном напряжении питания гаранти­рованно в течение 100 лет. Объем ПЗУ зависит от примененного типа микросхемы DA1 - две последние цифры в ее обозначении указывают на соотвеютвующий обьем (в секундах). Приведенная на рис 1 микросхема цифрового магнитофона DA1 имеет ПЗУ для записи в течение 16 секунд; ток потребле­ния в режиме выборки кристалла (при записи и воспроизведении) не более 15 мА. потребляемый ток в дежурном режиме - 0,5 мкА .Для записи на цифровой магнитофон следует нажать и удерживать кноп­ку SB2 "Запись". Запись возможна, пока светится светодиод HL1. За­тем цифровой магнитофон автома­тически устанавлизается в исход­ное положение и готов к воспроиз­ведению или (при необходимости) к новой записи. Записывать на цифровой магнитофон можно не менее 1ОО ООО раз.

ИЗЖ состоит из:

-     устройства выбора фрагмента на переключателе SA1 "Сектор", резисторов R1. R3, R4 установки логического уровня на входах А5, А6, А7 выбора сектора памяти ЦМ DA1;

-     органов управления: тумбле­ра SA2 включения питания, кнопок SB1 "Воспроизведение"; SB2 "За­пись" с резисторами R2, R5 уста­новки уровня логической 1; регуля­тора R7 уровня записи;

-     ЦM DA1 с элементами "обвяз­ки" С1.. С4. R8;

-     входной цепи R6, R7, С2 записи на линейный вход ЦМ с диодным ограничителем VD1, VD2 уровня входного сигнала;

-      Г образного ФПТ С5, Др1 пи­тания аналоговой части ЦМ;

-     индикатора "Запись" HL1 красного цвета свечения с токоограничительным резистором R9;

-     регулятора уровня выходного сигнала ЦМ - подстроенного резистира R10;

-      УМЗЧ на ИМС DA2. элементах С6...С14, R11. .R17 и динамической головки ВА1;

-     интегрального стабилизатора DA3 пониженного (+5 В) напряже­ния с конденсаторами фильтра С7, С10, С12.

Подготовка ИЗЖ к работе заключаегся в следующем

1) Включается питание тумбле­ром SА2.2. Переключатель SA1 "Сектор" последовательно устанав­ливается в положения 7, 6, 5, 4, 3 и через разъем XS1 "Запись" с линей­ного выхода аудиокарты ПК записы­ваются выбранные звуки (5 файлов .wav). Запись производится при на­жатой кнопке SB2 "Запись". В тече­ние всего времени записи включается и светится красный светодиод HL1. После отпускания кнопки SB2 светодиод HL1 гаснет . Уровень за­писи устанавливается потенциомет­ром R7, а также виртуально (на ПК) ползунковыми регуляторами Гром­кость" в окне Voiume control (режим "Воспроизведение"),  необходимые аудиофрагменты можно создать (записать и модифицировать) в про­грамме 'Звукозапись" (Путь: Пуск, программы, стандартные развлече­ния, "Звукозапись"). Также готовые высококачественные файлы с рас­ширением wav можно подобрать из директорий некомпилировачных компьютерных игр и записать их на ЦМ, воспроизведя их в "Звукозаписи" или другом музыкальном приложе­нии ПК. Не исключаются варианты записи на ЦM от других источников звука ттелевизоров, проигрывате­лей, магнитофонов, плееров, име­ющих линейный выход.

При записи в 5 различных сек­торов каждый раз следует "укладываться" в 3,5 секунды [чтобы занять только один сектор (из пяти) от всего объема ПЗУ для 3aписи]. Примечание: ИМС ЦМ типа ISD1416, примененный в ИЗЖ имеет гарантированное время записи 16 секунд, однако время записи примененной в ИЗЖ ИМС UA1 оказалось несколько боль­шим и составило 17,5 секунд. Поэтому "цена " каждого из пяти секторов составляет 17 5 : 5 = 3,5 секунды. Прослушать качество записанных сообщений и установить (подстооечным резистором R10) необходимый уровень громкости воспроизведения цифровым магнитофоном можно, нажав на кнопку SB1 "Воспр". На этом предэксплуатационная подготовка ЗИС заканчивается.

В предыдущих двух абзацах был описан упрощенный способ записи в ЦМ. Предлагаем Вашему вниманию более подробное описа­ние режимов ЦМ и другие прове­ренные варианты разделения памяти ЦМ на секторы устройством выбора фрагмента - переключате­лем SA1. Устройством выбора фоагмента служит механический переключатель SA1 - преобразователь де­сятичного кода в инвертированный двоично-десятичный код. Враще­нием дисково-зубчатой шкалы переключателя можно устанавливать четырехразрядный двоично деся­тичный код. который подается на адресные входы DA1. Адресные входы DA1 имеют две функции, которые включаются в зависимости от логических уровней на их старших ("наибольших значащих") разрядах - входах А6 и А7. Если на одном или обоих входах - логический 0, то эти входы являются адресными и ис­пользуются как стартовый адрес для текущего цикла записи (или воспроизведения). Адресная вход­ная информация считывается (и Фиксируется) по отрицательному перепаду на входах "PLAYL", "РLAYE" или «REC^» (выводы 23, 24, 27 DA1 соответственно). Если на обо­их входах (и А6, и А7); логические еди­ницы то адресная информация рассманивается как специальные ко­манды для микропроцессорного ре­жима. В связи с вьшеизложенным создать одновременно простой и "элегантный» делитель объема памя­ти затруднительно.

Для разделения объема памяти на секторы рекомендуется исполь­зовать 3 адресных разряда (А5. А6. А7) и устанавливать на дисковой шкале переключателя SA 1 деся­тичный код - цифры от "3" до "7", подавая на адресные входы двоич­ный код в соответствии с таблицей истинности (см. таблицу 1).

Чтобы записать 5 независимых фрагментов, следует последова­тельно 5 раз устанавливать деся­тичный код от "7" до "3" (7, 6, 5, 4, 3). записывая каждый раз по 1 МД (3,5 секунды), не более. Можно, ко­нечно, записать и большие фраг­менты (из 1,5 МД). Например. если при записи использовано чуть более 1 МД, то цифровой магнито­фон полностью занимает следую­щий (2 й) сектор (равный также 1 МД) Занять при записи следующий ceктop нельзя (как видно из табли­цы 1), только если на переключате­ле SА 1 установлен десятичный код "3". Из "4" можно занять сектор "3";из "5" - "4" и "3"; из "6" - "5", "4" и "3"; а из "7" - "6", "5", "4" и "3". Важной (хотя и само собой разумеющейся) осо­бенностью является то, что запи­сать на магнитофон можно сразу несколько фрагментов, а при вос­произведении оперативно выби­рать нужный записанный фрагмент. В простейшем случае, при записи и воспроизведении одного фраг­мента, следует установить SA1 в по­ложение "7" или "8". Магнитофон сам выберет необходимое количе­ство секторов памяти для записи.

В режиме воспроизведения с выхода "SP-" (вывод 15) DA1 сиг­нал через разделительный конден­сатор СЗ поступает на верхний вы­вод подстроечного резистора R10. С движка (среднего вывода) R10 сигнал поступает на вход УМЗЧ, собранный на ИМС TDA2030 - об­кладку "минус" конденсатора С6. DA2 работает от источника посто­янного тока напряжением +12 В и имеет искусственную среднюю точ­ку (+6 В), которая формируется резистивным делителем R13, R15. Входное напряжение +12 В посту­пает на конденсаторы фильтра С11, С12 и вывод 5 DA2, а напря­жение +6 В дополнительно фильт­руется конденсатором С9 и "заво­дится" на неинвертирующий вход (вывод 1) DA2 через резистор R12.

Основой усилителя мощности звуковой частоты является ИМС фирмы SGS-Thompson, выполнен­ная в корпусе ТО-220 с 5-ю вывода­ми, сформованными в 2 ряда парал­лельно плоскости корпуса. В ИМС встроена защита выхода от КЗ в нагрузке и термозащита, срабаты­вающая при температуре +150°С. ИМС предназначена для работы в аппаратуре среднего и высокого класса. Согласно справочным дан­ным [1], TDA2030 имеет ток покоя не более 40 мА. Коэффициент уси­ления DA2 установлен соотноше­нием (частным от деления) номина­лов резисторов R12/R11 и R16/R14 (150 кОм / 2 кОм = 75) и позволяет получить на выходе (вывод 4) DA2 максимальное неискаженное синусо­идальное напряжение +6 В (размах) на нагрузке с импедансом 4 Ома. Цепь R17, С13, подключенная к выходу (выводу 4) DA2, является составной частью типовой схемы включения, несколько снижает уси­ление УМЗЧ на ультразвуковых (более 20 кГц) частотах и делает поведение DA2 более предсказуе­мым (Практически проверена и обнаружена стабильная работа DA2 при уменьшении емкости С13 до 0,022 мкФ.) Так как УМЗЧ DA2 работает при сниженном (от макси­мального рабочего +25 В до +12 В) напряжении источника питания, потребляемый ток дежурного ре­жима составляет 22 мА. Для хоро­шего температурного режима DA2 TDA2030 установлена на неболь­шой (с суммарной площадью повер­хности 25... 100 см²) радиатор из дю­ралюминия или красной меди.

Оперативного регулирования громкости воспроизведения в ИЗЖ, по мнению автора, не требу­ется. Однако, регулятор громкости не сложно ввести, заменив подстроечный резистор R10 потенци­ометром. Красный светодиод HL1 светится во время записи (при на­жатой SB2) и гаснет "по окончании ленты" (при заполнении всего объема ПЗУ ЦM), а также кратков­ременно включается по окончании воспроизведения записанного зву­кового фрагмента.

Собранный из исправных дета­лей и без ошибок в монтаже ИЗЖ работоспособен при первом вклю­чении. Если ЦМ будет не четко включаться на воспроизведение при нажатии кнопки SB1, следует увеличить емкость С1 до 1000...2200 пФ. Требуемый уро­вень громкости воспроизведения устанавливают подстроечным ре­зистором R10.

В ИЗЖ использованы постоян­ные резисторы типа МЛТ, R10 - подстроечный СПЗ-Зва. В качестве потенциометра R7 можно исполь­зовать малогабаритный перемен­ный резистор СПЗ-46М, или под­строечный СП4-1. Номиналы R1...R5 не критичны и могут быть от 22 кОм до 100 кОм. Конденса­торы С1, С2, СЗ, С7, С11...С13 - керамические типа КМ; остальные - оксидные типа К50-35 или подоб­ные зарубежного производства. Емкость СЗ влияет на частоту сре­за нижних частот и может быть от 0,047 до 0,47 мкФ. Емкость конден­сатора С13 влияет на АЧХ в облас­ти сверхзвуковых частот, делает работу более стабильной и может составлять от 0,022 до 0,2 мкФ. Дрсссель Др1 ДМ 0,1 - может быть заменен любым другим с индуктивностью 100. .500 мкГн. При отсутствии дросселя на его месте допус­тимо установить резистор сопротив­лением 100... 120 Ом. Кнопки SB1, SB2 типа KM1-l; тумблер SA2 MTS 102 (SMTS-102), MТ3 или декоратив­ный – МТДЗ. Диоды VD1, VD2 можно заменить кремниевыми, например КД503, КД5Ш КД520...КД521 с любыми буквенными индексами или КД522А. Цифровой магнитофон DA1 может быть ISD1416 ипи аналогичный (со временем записи воспроизведений 20 секунд - ISP1420). Интегральный стабилиза­тор DA3 имет отечественный аналог КР1157ЕН502А. Светодиодный ин­дикатор HL1 может быть заменен, например, желтым ATI307F Отече­ственный аналог DA2 TDA2030 – К174УН19. Головка динамическая БА1 - например, 6ГДШ-1 (ЗГД 32), 10ГДШ 1 (10ГД-36К). Хорошо по- дойдут и малогабаритные акустические системы любого типа с со­противлением постоянному току не менее R-4 Ом. При пайке тумблеров типа MTS (SMTS> следует избегать перегрева их контактов. Блок питания ИЗЖ должен обеспечивать на выходе стабилизированное постоянное напряжение +12 В и ток не менее 0,5… 0,8 А.

Почти все детали ИЗЖ разме­щены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита тол­щиной 2...2,5 мм (рис. 2 и рис. 3) - размерами 85x61 мм. Диаметр отверстий на печатной плате под микросхемы 0,7...0,8 мм, под ос­тальные радиоэлектронные компо­ненты – 0, 8...1 мм, подсоединительные проводники - 1.. 1,2 мм, под крепежные отверстия и отверстия под радиатор - 3,2 мм.

Переключатель SА1 типа ПП8 можно заменить переключателем типа ПП10, но он имеет большие размеры. Также вместо ПП8 мож­но применить более распростра­ненные галетные переключатели ПM типа 5П4Н (5 положений, 4 направления), включив их согласно рис. 4

Авторский вариант ПП выполнен из двухсторонне фольгированного листа стеклотекстолита. Одна сто­рона протравлена согласно рис. 3, а другая (со стороны которой монтируются детали), временно заклеенная от травления скотчем, остав­лена общим проводом (как в РЧ- схемах - экраном). Все отверстия с этой стороны раззенкованы для исключения замыкания выводов деталей на общий провод. Такая экранировка сделана для миними­зации фона в канале 3Ч при вос­произведении (и. особенно, при записи на ЦМ и, вероятно, не яв­ляется обязательной.

Рисунок печати - "трассировка печатной платы" – (см. Рис_. 3) может быть перенесен на медную фольгу методом термопереноса или переведен при помощи копирки и обведен кислотocтойкими перманентными маркерами. Подойдут, например, маркеры Centrоpen 2616 CD-LINER или другие, специализированные, для подписывания компьютерных CD-дисков. Такие типы маркеров имеют быстросохнущие "чернила" и для их неоднократного использова­ния следует (по окончании рисова­ния) без промедления плотно закры­вать пишущий узел колпачком!

Литература

1 ББК 32.852 TR8. Турута Е Ф Т88 Усилители мощности низкой частоты - интегральные микросхе­мы. - 2-е изд стер. - М: ДМК Пресс, 2000. 200 л.: ил. С 17.. 19 (Серия "Справочник"). ISBN 5-94074-024-3

Александр Ознобихин

г. Иркутск