Горизонты техники для детей, 1966 №8

Радиокубики на полупроводниках

Еще недавно многие из вас, ребята, строили домики из деревянных кубиков, а сегодня уже хотите, наверное, построить что-нибудь посложнее. Предлагаем вам игру в радиокубики. Принцип этой игры является одновременно основой современного способа конструирования сложной электронной аппаратуры. Каждый электронный прибор состоит из блоков: усилителей, выпрямителей, блоков питания, входных и выходных блоков и т. д. Один и тот же блок, например, усилитель, может работать отдельно в радиоприёмнике, осциллографе, большой вычислительной машине и во многих других приборах. Имея набор таких блоков, называемых функциональными, можно составлять самые разнообразные аппараты. Аппаратура из функциональных блоков собирается и разбирается легко и быстро.

Блокам же удобно придавать вид стандартных ящиков или «кубиков». Применение полупроводниковых приборов позволяет делать кубики малых размеров. Как видите, такая игра поможет нам освоить современный метод сборки электронной аппаратуры и лучше понять принцип её работы.

Наши кубики будут содержать простейшие электронные схемы. С их помощью вы почти в одно мгновение сможете собрать, например, детекторный радиоприёмник, потом сразу же разобрать его и собрать транзисторный радиоприёмник, усилитель для электропроигрывателя и т. п. Кубики, соединенные между собой штепселями, можно собирать произвольно, по своему усмотрению. Вели сборка произведена правильно, прибор сразу же работает хорошо (например, радиоприёмник работает чисто и громко). При неправильной сборке прибор не работает. Собирая наши кубики, вы не должны опасаться, что в случае неправильного их присоединения они могут быть повреждены. Этого не произойдет.

Сборку радиокубиков рекомендуем всем юным радиолюбителям и радиокружкам.

Кубики монтируем на дощечках из фанеры размерами 100х100 мм. Предварительно на каждой дощечке наносим цветными карандашами или разноцветной тушью принципиальную схему, что облегчит сборку и смену деталей, вышедших из строя.

Пользуясь нарисованными принципиальными и монтажными схемами, можно приступать к работе.

Эта цепь предназначена для «вылавливания». принимаемого сигнала. Наша схема настроена на приём 1-й программы радиопередач из Москвы (173 кгц). Резонансный контур состоит из катушки L_a и L_o и конденсатора 220 пф. С контуром сопряжена антенная катушка L_a, к концам которой присоединяем антенну (гнездо А) и заземление (гнездо Z). Средний отвод катушки резонансного контура предназначен для подачи сигнала в следующие блоки.

Детали:

Изготовление катушек

На ферритовый сердечник (от любого радиоприёмника) наматываем около 100 витков из провода диаметром 0,15 мм в шелковой изоляции. Затем делаем отвод и наматываем в том же направлении еще около 150 витков. Рядом с катушкой наматываем таким же или подобным оводом антенную катушку, выполняя около 50 витков.

Для воспроизведения звуков речи и музыки, передаваемых по радиоволнам, необходимо «пойманный» антенный сигнал подвергнуть детектированию. В качестве детектора в нашем случае применяется германиевый диод. Добавочный конденсатор и сопротивление улучшат работу детектора.

Детали:

Схему монтируем согласно рисункам. Для крепления гнезд в фанере просверливаем отверстия диаметром 6 мм. Штепсели укрепляем на концах коротких отрезков проводов в игелитовой изоляции, прикрепляя провода к фанере шурупами. Остальные детали присоединяем пайкой.

Из блоков 1 и 2 уже можно собрать простейший детекторный радиоприёмник, соединяя их штепселями. К гнезду А присоединяем внешнюю антенну, а к гнезду Z — заземление. К выходным гнездам детектора подсоединяем радионаушники, сопротивление которых равно 2000 ом. Входную цепь нашего детекторного радиоприёмника надо настроить на волну 1-й программы радиопередач из Москвы. Это осуществляется перемещением сердечника катушки в положение, соответствующее максимальной громкости. Те, кто живет недалеко от Москвы, могут пользоваться короткой антенной. Остальные должны обязательно применить хорошую длинную внешнюю антенну и заземлить радиоприёмник. Если настройка не получается, надо заменить конденсатор 220 пф большим (270 или 370 пф) или меньшим или 150 пф).

Усилитель на сопротивлениях является простейшим усиливающим устройством. Он входит в состав почти всех электронных приборов. Усиливаемый сигнал подается на базу транзистора, а после усиления — на выход через конденсатор.

Детали:

Следует сделать 2 таких кубика, а лучше всего и больше.

Этот кубик можно подключить в произвольном месте схемы. Его задача сводится к созданию возможности присоединения к требуемому месту схемы радионаушников, громкоговорителя, измерительного прибора и т. п.

Детали:

Изготовляем один или два штепсельных разъема.

Этот блок, в котором имеется обычная батарейка 3 в, предназначен для питания приборов. Добавочный электролитический конденсатор улучшает работу блока питания, когда батарейка начинает разряжаться.

Детали:

Собираем только один блок питания.

Имея в распоряжении комплект кубиков, можем теперь приступить к сборке например, транзисторного радиоприёмника. Предлагаем следующую очередность соединения кубиков: входная цепь — детектор — усилитель на сопротивлениях — клеммная колодка — блок питания.

К гнездам А и В входной цепи присоединяем антенну и заземление. В гнезда клеммной колодки вставляем штепсели радионаушников. Приемник включаем переключателем блока питания. Разумеется, входной контур должен быть уже настроен. Об этом мы говорили выше.

Приготовленные вами блоки позволяют собрать радиоприёмник с двумя каскадами усиления. Как это сделать? Представляем вам, ребята, полную свободу в этом отношении. Напишите нам, какие еще аппараты удалось вам собрать из радиокубиков.

Мы рассказали вам, ребята, как построить радиокубики, из которых можно собрать простой транзисторный радиоприёмник. Добавим еще несколько кубиков, с помощью которых можно усовершенствовать построенный радиоприёмник.

Эта цепь похожа на длинноволновую, описанную выше (кубик 1). Она предназначена для приёма радиоволн среднего диапазона и настраивается на одну радиовещательную станцию.

Детали:

Катушки индуктивности наматываем на каркас с ферритовым стержнем изолированным проводом диаметром 0,15 мм (в шелковой изоляции). Катушка колебательного контура (L_k) выполняется из 100 витков. Намотав сначала около 35, делаем отвод длиной 5 см, а затем в том же направлении наматываем остальные 65 витков. Антенная катушка (L_a) состоит из 35 витков того же самого провода. Расположение катушек на корпусе показано на рисунке.

Провод на изолированной катушке следует укрепить парафином (или воском), чтобы витки не размотались.

Способ сборки кубика в целом очень простой (см. рисунок). Собранную схему настраиваем на местную радиостанцию. Для этого присоединяем кубик с готовой входной цепью на вход собранного ранее радиоприёмника, и вращая сердечником катушки, добиваемся максимальной слышимости местной радиовещательной станции. В зависимости от частоты этой станции надо применить керамический конденсатор емкостью 150 пф или большей (330 пф). Разумеется, к входу следует присоединить антенну и заземление.

Если схема собрана правильно, хорошо заземлена и снабжена подходящей антенной, вашим радиоприёмником с успехом можно принимать радиопередачи станций, расположенных в радиусе 80-100 км.

Эта цепь похожа на средневолновую с той лишь разницей, что вместо постоянного керамического конденсатора здесь применен переменный, которым может быть любой переменный односекционный или двусекционный конденсатор. Такие конденсаторы устанавливаются в обычных серийных радиоприёмниках. В случае, если вам, ребята, удастся приобрести двухсекционный конденсатор от вышедшего из строя радиоприёмника, помните, что для наших целей использовать нужно только одну секцию.

Благодаря переменному конденсатору можно настраивать наш самодельный радиоприёмник на любую радиовещательную станцию средневолнового диапазона путем настройки входной цепи на соответствующую рабочую частоту.

Детали:

Сначала изготавливаем катушки индуктивности. Их выполняем на любом корпусе. Применение ферритового сердечника не обязательно. Катушка колебательного контура (L_k имеет около 100 витков (с отводом от 35 витка), а антенная катушка (L_a) должна быть намотана 35 витками. Обе катушки наматываем изолированным проводом 0 0,15 мм.

Монтажная схема цепи представлена на рисунке и как видите весьма проста. Переменный конденсатор прикрепляем к дощечке шурупами.

Сетевой выпрямитель вырабатывает напряжение для питания схем, построенных на полупроводниках, путем выпрямления переменного тока местной электросети.

Выпрямитель используем вместо питательных батарей. Для питания транзисторной аппаратуры нужно небольшое напряжение, и поэтому в схеме выпрямителя применен понижающий трансформатор от звонка, дающий на выходе напряжение 3–4 вольта. Пониженное напряжение выпрямляется германиевым диодом и, кроме того, «выравнивается» электролитическим конденсатором большой емкости.

Детали:

Монтаж выпрямителя начинаем с укрепления трансформатора и дросселя. В качестве дросселя можно использовать другой трансформатор для звонка или громкоговорителя (используется, конечно, первичная обмотка, выполненная тонким проводом). Кто хочет или вынужден сделать дроссель самостоятельно, должен помнить, что в нем должно быть не менее 1000 витков (чем больше, тем лучше качество дросселя), намотанных проводом диаметром 0,10 мм или даже большего диаметра.

Во время сборки выпрямителя особое внимание следует обратить на выполнение и изоляцию конца сетевого провода и зажимов 220 вольт (или 127) трансформатора. Зажимы лучше всего обмотать несколькими слоями изоляционной ленты. Кроме того, надо быть особенно внимательным при присоединении германиевого выпрямительного диода и электролитических конденсаторов. Первый подсоединить согласно обозначению направления проводимости диода, а второй — в соответствии с обозначениями «плюс» и «минус».

Помните, ребята, что «минус» электролитических конденсаторов всегда выведен на металлический корпус.

Правильно собранный выпрямитель должен сразу же работать. Лучше всего это можно проверить, включив выпрямитель вместо батареи в схему радиоприёмника. В обоих случаях качество работы радиоприёмника должно быть одинаковым.

Наш выпрямитель не снабжен выключателем. Он выключается, если вынуть штепсель из сетевой розетки.

Регулятор громкости — это обычный потенциометр (переменное сопротивление), включенный в схему усилителя низкой частоты. Полное напряжение сигнала приложено на крайние зажимы потенциометра, а с движка (подвижного контакта) снимается большая или меньшая часть сигнала и подается на следующие каскады схемы. Таким образом, поворачивая рукоятку потенциометра, можно увеличить или уменьшить громкость звучания передачи.

Детали:

Монтаж кубика весьма прост и вы его легко сможете собрать по приведенному ниже чертежу. Регулятор громкости можно присоединить к любому месту схемы.

Усилитель мощности — это такой усилитель, который дает на выходе настолько сильный сигнал, что для воспроизведения передачи можно применять громкоговоритель. В нашем случае можно использовать произвольного типа громкоговоритель сопротивлением 4–6 ом, но лучше всего пользоваться громкоговорителем больших размеров. Он будет громче и качественнее передавать тембр, что особенно важно для прослушивания музыки. Громкоговоритель нужно укрепить на так называемом «экране», тогда качество воспроизводимой передачи значительно улучшится.

Детали:

Трансформатор придется изготовить самостоятельно, так как в продаже таких трансформаторов нет. Для этого нам понадобится любой трансформатор от громкоговорителя (старого, поврежденного) небольших размеров. Снимаем с него обмотку, обращая внимание на то, чтобы не запутались провода, которые нам еще пригодятся.

На свободный корпус наматываем около 600 витков тонкого провода (диаметром 0,1–0,3 мм), а затем, сделав прокладку из бумаги, наматываем еще 70 витков толстого провода (диаметром 0,3–0,8 мм), после чего собираем трансформатор.

Монтаж усилителя мощности показан на чертежах.

Концы обмотки трансформатора, выполненной тонким проводом, присоединяем к соответствующим точкам схемы, а к концам обмотки из более толстого провода подсоединяем двужильный провод, вторые концы которого присоединяем к контактам громкоговорителя. Провод может быть в случае надобности длиннее, чем это мы указали в перечне материалов.

Громкоговоритель монтируем на «экране» при помощи шурупов. «Экран» выполняем из фанеры, картона или другого материала. Отверстие в «экране» должно соответствовать размеру громкоговорителя, который обычно обтягивают цветной тканью.

Итак, ребята, если вы собирали все наши радиокубики, то в вашем распоряжении уже должно быть 10 различных радиокубиков, при помощи которых можно собрать различные схемы. Одной из схем может быть радиоприёмник, состоящий из: 1) входной цепи — детектора — усилителя на сопротивлениях — усилителя мощности — узла питания.

Какие еще возможны варианты?

Этот каскад предназначен для согласования большого сопротивления выхода источника передачи (электропроигрывателя или кристаллического микрофона) с небольшим сопротивлением усилителя на полупроводниковых триодах. Усиление этого каскада незначительно, но, однако, его присутствие необходимо для правильной работы.

Для сборки схемы нам понадобятся следующие детали:

Пользуясь принципиальной и монтажной схемами, легко собрать этот кубик. Обратите только внимание на то, — что сопротивление 3,3 ком находится не как обычно в цепи коллектора полупроводникового триода, а в цепи эмиттера.

На вход согласовывающего каскада можно подключить электропроигрыватель или кристаллический микрофон. Оба они обладают большим выходным сопротивлением. Для правильного воспроизведения передачи надо их присоединить к усилителю через согласовывающий каскад.

Имея в распоряжении микрофонный капсюль для телефона, вы можете построить простой микрофон, который вам пригодится для различных целей. Кроме одного микрофонного капсюля, вам понадобится для построения кубика № 12 следующие детали:

Трансформатор изготавливаем самостоятельно, так как он нетипичен и таких в продаже не бывает. С этой целью на сердечник какого-либо старого небольшого трансформатора, площадь поперечного сечения сердечника которого равна 0,5–2,0 см², наматываем около 100 витков провода диаметром 0,2–0,5 мм (это будет первичная обмотка). Первичную обмотку присоединяем к цепи микрофона. Вторичная обмотка, которую заканчиваем сетевым проводом со штепселями, должна состоять из приблизительно 1000 витков, выполненных из провода диаметром 0,1–0,2 мм.

Монтаж микрофона не представляет каких-либо трудностей, тем более, что монтажная схема приведена на рисунке.

Из построенных нами кубиков можно сейчас собирать такие полезные приборы, как, например, аппаратуру для прослушивания граммофонных пластинок. Для этого надо соединить последовательно электропроигрыватель — согласовывающий каскад — усилитель на сопротивлениях — регулятор громкости — усилитель на сопротивлениях — блок питания.

Вместо электропроигрывателя можно также присоединить кристаллический микрофон. Однако в этом случае для достижения достаточно громкого звучания необходимо применить еще один каскад усиления (усилитель на сопротивлениях).

Угольный микрофон создает по сравнению с другими типами микрофонов довольно сильный сигнал, и поэтому не требует значительных усилений, в чем вы сами сможете убедиться.

Наш микрофон можно применить и для других целей, например, для работы с другим усилителем частоты. В случае работы угольного микрофона с радиоприёмником штепселя нашего кубика № 12 следует присоединить к гнездам «электропроигрыватель» радиоприёмника.

Продолжим нашу занимательную игру в радиокубики. Очередные 13-й и 14-й радиокубики позволят вам собрать еще более интересные схемы.

Радиолюбители, у которых нет в своем хозяйстве микрофонного капсюля, необходимого для построения кубика 12, должны использовать для этой цели динамический громкоговоритель. В качестве микрофонов отлично работают небольшие динамики, которые следует присоединять к схеме через трансформатор для громкоговорителя от любого радиоприемника.

Детали:

Схему динамического микрофона легко собрать по принципиальной и монтажной схемам. Концы обмотки трансформатора, выполненной толстым проводом, присоединяем к динамику, а концы обмотки, выполненной тонким проводом, — к выходным гнездам. В наш микрофон говорим с расстояния около пол-метра.

Для постройки и проверки различных радиосхем, а также для выполнения всевозможных опытов пригоден генератор, создающий сигнал низкой (акустической) частоты. Такой сигнал на время испытания или опыта присоединяем на вход нашей схемы. Добавочные гнезда (снизу на схеме) служат для присоединения, например, телеграфного ключа. Схема может служить для тренировки при передаче сигналов по азбуке Морзе.

Если же кубик 14 применяется для испытания или настройки радиосхем, контакты должны быть закорочены при помощи лабораторных штепселей и короткого провода.

Детали:

Генератор должен работать немедленно после подключения его к источнику питания. В этом можно убедиться, присоединив контакты головного телефона к среднему и крайнему (любому) гнездам генератора. При этом должен быть слышен звук, высота которого зависит от емкости конденсаторов, находящихся между транзисторами. Меняя конденсаторы, емкостью от 1000 до 100 000 пф, достигаем различной высоты звука.

А сейчас познакомимся с описанием последних двух радиокубиков нашей серии полупроводниковых блоков. Конечно, вы можете, пользуясь различными схемами, описание которых можно найти в радиотехнической литературе, продолжить сборку по методу радиокубиков, но схемы, имеющиеся в нашем журнале, являются основными. Их-то мы рекомендуем собрать обязательно.

Задача возбудительного каскада — подавать соответствующий сигнал, необходимый для возбуждения оконечного каскада, построенного по двухтактной схеме. Схема очень проста, так как трансформатор, сопрягающий этот кубик с оконечным каскадом, для удобства мы включили в оконечный каскад.

Детали:

Кубик собирается очень просто, по приведенным монтажной и принципиальной схемам.

Этот усилитель дает довольно большую мощность, достаточную, например, для питания громкоговорителя.

Подобные каскады встречаются во многих радиоприёмниках, имеющихся в продаже.

В двухтактном усилителе имеются два трансформатора: входной, подающий напряжение, управляющее двумя транзисторами, и выходной, сопрягающий с громкоговорителем со стандартным внутренним сопротивлением 4–6 ом.

Детали:

Входной трансформатор изготовляем, строго придерживаясь следующих данных:

— площадь поперечного сечения должна составлять 1–2 см²,

— первичная обмотка — 1200 витков, выполненных проводом диаметром 0,1 мм,

— вторичная обмотка — 2х400 витков, выполненных проводом диаметром 0,1 мм.

Выходной трансформатор собирается согласно следующим данным:

— площадь поперечного сечения сердечника должна составлять около 2 см²,

— первичная обмотка — 2х250 витков, выполненных проводом диаметром около 0,2 мм,

— вторичная обмотка — 80 витков, выполненных проводом диаметром около 0,5 мм.

Такие трансформаторы (в миниатюрном исполнении) применяются в карманных транзисторных радиоприёмниках и бывают в продаже.

Сборка радиокубика осуществляется довольно легко. Для удобства приводим монтажную схему (см. рисунок).

Как вы уже знаете, метод конструирования при помощи радиокубиков, называемых в профессиональной технической литературе функциональными узлами или блоками, весьма простой и удобный. Надеемся, что он поможет вам лучше понять принцип работы различных радиоприборов.

Кубики можно соединять по-разному. Испробуйте всевозможные варианты, не опасаясь повредить детали. Правильно сложенная аппаратура действует сразу же и притом хорошо. Собранная же неправильно, не работает вообще. Помните, ребята, что нельзя соединять на крест провода соседних радиокубиков, а всегда надо подключать нижний штепсель к нижнему гнезду, верхний — к верхнему, а средний — к среднему гнезду.

Если, например, в каком-либо радиокубике есть средний штепсель, а в соседнем нет среднего гнезда, помните, что средний штепсель не следует подключать к иному гнезду, а оставить его неиспользованным.

Наконец, давайте соберем радиоприёмник из описанных кубиков.

Начнем, как всегда, с входного контура — средневолнового или длинноволнового (по вашему усмотрению). К нему присоединим детектор, который от высокочастотного сигнала оставит только акустической частоты сигнал передачи (речи, музыки). Эту передачу можно уже прослушивать через радионаушники. Для получения большей громкости присоединяем еще усилитель низкой частоты, построенный на сопротивлениях. Но для усилителя нужно еще питание, поэтому следует подсоединить узел питания (батарейный или сетевой).

Один усилитель не даст еще достаточной громкости звучания. Мы предлагаем вам, ребята, следующую окончательную последовательность кубиков: входной контур — детектор — регулятор громкости — усилитель на сопротивлениях — управляющий каскад — двухтактный усилитель — узел питания.

К входному контуру присоединяем антенну и заземление, а затем настраиваем его на местную радиовещательную станцию.

Работу радиоприёмника проверяем, присоединяя к регулятор громкости источник электрического сигнала звуковой частоты (микрофон, электропроигрыватель и т. п.).

Наш адрес: Польша, Варшава, абонементный ящик, 484. «Уголок юного конструктора».

Инженер Конрад Видельский