Цифровой синтезатор звуковых эффектов сирены. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Звонки и аудио-имитаторы

 Комментарии к статье

Цифровой синтез звуковых сигналов в последнее время получает все более широкое распространение. В отличие от аналоговых, цифровые методы синтеза обеспечивают более высокую точность, относительную простоту схемотехнической реализации и высокую воспроизводимость конструктивных решений. В данной статье рассматривается базовая версия синтезатора звуковых эффектов быстрой милицейской и медленной “завывающей” пожарной сирены. Воспроизведение и повторение эффектов производится в автоматическом режиме.

В отличие от аналогового синтеза, требующего точной подстройки частоты опорных синусоидальных гернераторов, цифровой синтез позволяет значительно упростить схемотехнику, благадаря применению счетчиков с переменным коэффициентом деления типа КР1564ИЕ7, что позволяет значительно уменьшить число используемых микросхем [1]. Счетчик КР1564ИЕ7 представляет собой делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Управление им производится цифровым кодом, поступающим на входы параллельной загрузки счетчика. Этот код является двоичным числом, соответствующим эквивалентному весовому выражению коэффициента деления счетчика. И если этот код изменять с определенной тактовой частотой, то на выходе микросхемы КР1564ИЕ7 появится ряд делений частоты задающего генератора - тональный сигнал, частота которого изменяется по определенному закону [2].

Закон изменения частоты тонального сигнала можно задать, к примеру, в виде линейно нарастающей и убывающей последовательности двоичных кодов, сформированной с помощью восьмиразрядного реверсивного счетчика. В таком случае эквивалентное численное выражение двоичного кода может изменяться, к примеру, от нуля до максимального значения и обратно. Изменение скорости нарастания и убывания двочного кода также можно выбирать аппаратно, что будет означать изменение скорости нарастания и спада тональности сирены.

(нажмите для увеличения)

Схема электрическая принципиальная цифрового синтезатора звуковых эффектов сирены представлена на рис.1. Синтезатор состоит из перестраиваемых НЧ и ВЧ-генераторов, элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4, соответственно; электронного ключа DD2.1; предварительного делителя с переменным коэффициентом деления DD3; реверсивного счетчика-формирователя двоичных кодов по закону нарастания-убывания DD6, DD7; дешифратора-ограничичеля максимального и минимального значений кодовой последовательности DD8; делителя с переменным коэффициентом деления DD9, DD10; триггера-делителя-формирователя меандра DD11.1; триггера состояний "запуск"-"стоп" DD11.2 и счетчика числа повторений периодов звуковых эффектов сирены DD12. Сигнал с выхода триггера-делителя подается на ключевой усилитель, выполненный на транзисторах VT1…VT3. Питается синтезатор через интегральный стабилизатор типа КР142ЕН5А, установленный на плате устройства.

Запуск синтезатора производится коротким положительным импульсом амплитудой 5В длительностью не менее 100 нс или кратковременным нажатием кнопки SB1. При этом триггер DD11.2 сбрасывается в нулевое состояние и сигналом с прямого выхода разрешает работу триггера DD11.1 и счетчика DD12, а сигналом с инверсного выхода разблокирует счетчики DD6, DD7 и разрешает работу генераторов DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4. В этот момент времени генератор на элементах DD1.1, DD1.2 работает на минимальной частоте, задавемой подстроечным резистором R2, поскольку электронный ключ DD2.1 закрыт и резистор R4 отключен. Выходные прямоугольные импульсы генератора делятся счетчиком DD3, коэффициент деления которого устанавливается перемычками S1…S4. В начальный момент времени счетчик DD12 находится в нулевом состоянии, поэтому на выходе элемента DD4.4 формируется уровень логической единицы. Следовательно, коэффициент деления счетчика DD3 максимален и равен 15, поскольку на все его входы предустановки D0…D3 (выводы 15, 1, 10, 9) поступают уровни логических единиц.

Начальное состояние счетчиков DD6, DD7 соответствует максимальному двоичному коду, поскольку перед моментом обнуления триггера DD11.2 на входы предустановки "C" (выводы 11) данных счетчика воздействовал уровень логического нуля. В таком случае, уровень логического нуля, сформированный на выходе старшего разряда "15" (вывод 17) дешифратора DD8, через перемычку S6 сбрасывает RS-триггер DD5.1-DD5.2 в нулевое состояние. Режим работы счетчиков DD6, DD7 определяется как вычитание. Такому состоянию устройства соответствует возрастание тональности медленной “завывающей” пожарной сирены.

Прямоугольные импульсы с выхода ВЧ-генератора с частотой около 100 КГц поступают на вход вычитания счетчика DD9, а с его выхода - на вход вычитания счетчика DD10. На выходе DD10 формируется тональный сигнал, соответствующий текущему отсчету двоичного кода, приходящего на входы предустановки счетчиков DD9, DD10. Импульсы на выходе DD10 имеют большой коэффициент заполнения (величина обратная скважности), поэтому требуют для формирования меандра применения триггера-делителя DD11.1. Интегрирующая цепочка C3R9 увеличивает выходные импульсы по длительности для четкого срабатывания триггера DD11.1.

При достижении счетчиком DD7 нулевого состояния, на выходе "0" (вывод 1) дешифратора DD8 формируется уровень логического нуля, который устанавливает триггер DD5.1 в единичное состояние, изменяя, тем самым, режим счетчиков DD6, DD7 на суммирование. Одновременно на выходе элемента DD4.3 формируется отрицательный импульс, который своим положительным перепадом увеличивает состояние счетчика DD12 на единицу. Теперь, благодаря работе счетчиков DD6, DD7 в режиме суммирования, происходит убывание тональности зывывающей медленной сирены. Изменение состояний счетчика DD7 индицирует линейка светодиодов HL1…HL14.

При переходе счетчика DD12 во второе состояние и установленном диоде VD1, на выходе диодного дешифратора VD1…VD7 формируется уровень логической единицы, который открывает ключ DD2.1 и устанавливает максимальную частоту генератора DD1.1, DD1.2, что соответствует началу воспроизведения звуковых эффектов быстрой милицейской сирены. Далее будет сформировано три полных периода быстрой милицейской сирены, после которых на выходе "9" (вывод 11) счетчика DD12 будет сформирован положительный импульс, переводящий триггер DD11.2 в исходное единичное состояние. Теперь устройство готово к новому запуску.

Устройство собрано на печатной плате (рис. 2) размерами 150 x 90 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. В устройстве применены ИМС серий К561, КР1564, резисторы постоянные - МЛТ-0,125, подстроечные - СП3-38б, конденсаторы - неполярные типа К10-17, оксидные - типа К50-35, светодиоды HL1…HL14 - типа АЛ307АМ, БМ, интегральный стабилизатор DA1 - типа КР142ЕН5А, кнопка типа КМ1-1. ИМС серии КР1564 (74HCxxN) заменимы на соответствующие аналоги серии КР1554 (74ACxxN).

Налаживание устройства заключается в установке желаемой частоты тональности сирены с помощью резистора R6 и перемычек S5, S6, а также периода повторения с помощью резисторов R2, R4 и перемычек S1…S4. Устройство, собранное из исправных деталей и без ошибок работает сразу при включении.

Литература

1. Череватенко В. и А. Программируемый музыкальный звонок-автомат.: Сб.: "В помощь радиолюбителю.", вып. 103, с. 52. - М.: ДОСААФ, 1989 г.
2. Череватенко В. и А. Мелодичный сигнализатор. - “Радио”, 1992, №8, с.12-15.

Автор: Леонидович О.А.

Смотрите другие статьи раздела Звонки и аудио-имитаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Электромобили Mercedes с беспроводной зарядкой 28.09.2014 Система беспроводной зарядки электромобилей и гибридных автомобилей Mercedes может появиться в течение двух лет. Первой моделью, оборудованной такой опцией, станет, скорее всего, седан S500 Plug-in hybrid. Как раз на его примере уже проводилась демонстрация технологии журналистам. В систему входит зарядная панель, подключаемая к бытовой электросети, и устанавливаемая на пол гаража, а также панели под моторным отсеком автомобиля. Энергия для зарядки батарей автомобиля передается при помощи электромагнитной индукции. Для полной зарядки батареи гибридного S-Class беспроводным способом требуется всего лишь 2 ч. Желающему активизировать процесс зарядки аккумуляторов водителю нужно расположить свой автомобиль на парковке правильно. Для облегчения этой задачи седан оборудовали специальной системой помощи. Парковочное место отображается на дисплее двумя желтыми полосами по краям, между которыми необходимо установить автомобиль. Как только машина займет правильное место, полосы изменят цвет на зеленый, сообщая о начале процесса зарядки аккумуляторов. Представители Mercedes-Benz заявляют, что система полностью безопасна, и не способна навредить ни людям, ни домашним питомцам. Mercedes ведет работы над технологией индукционной беспроводной зарядки вместе с BMW с целью выработки общего стандарта. Благодаря этому в гараже, оборудованном новой системой, можно будет заряжать батареи как Mercedes B-Class Electric Drive, так и BMW i3.

Другие интересные новости:

▪ Спиральная подводная турбина TideGen для приливной энергетики

▪ MOSFET-драйвер типа MAX5078

▪ Новая серия контроллеров ШИМ для преобразователей AC-DC и DC-DC

▪ Новый метод охлаждения для холодильников

▪ Автомобили подмигивают встречным

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Как и когда нужно чистить видеомагнитофон? Искусство видео

▪ статья Кто и где сумел выжить и не стать инвалидом после того, как его мозг пронзил железный прут? Подробный ответ

▪ статья Борьба с центробежной силой. Детская научная лаборатория

▪ статья HIGH-SPEED микроконтроллеры от DALLAS SEMICONDUCTOR. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторы. Маркировка. Корпус КТ-27 (ТО-126). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026