Громкостной модулятор вращения двигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Что только не придумывают, чтобы привлечь покупателей в магазин: мигающие гирлянды на окнах, двигающиеся игрушки на витринах, непрерывно ездящие модели поездов или кланяющийся заяц-зазывало, фанерный ковбой, вежливо снимающий и одевающий шляпу, и мн. др. Рассматривая все это, так и хочется крикнуть, чтобы ковбой побыстрее снимал шляпу, заяц чаще кланялся, а поезд побыстрее ездил. Может на свист сильнее засветятся синие лампочки гирлянды, а на низкие звуки - красные. Если бы происходило такое управление звуками окружающей среды, то витрина оживала бы, когда рядом по дороге проезжал автомобиль или остановились двое поговорить между собой.

Такой забавный аттракцион служил бы дополнительным привлекающим фактором. Хорошим украшением площади был бы фонтан, работающий под звуки окружающей среды, которые изменяют не только его цветовое освещение, но и высоту струи воды путем изменения скорости вращения двигателя насоса.

Схема, модулирующая вращение микродвигателя громкостью звуков окружающей среды, показана на рис.1. Можно применить эту схему для запитки микроэлектродвигателя вращающего через редуктор зеркальный шар с установленной на нем новогодней елкой.

Схема содержит высокочувствительный усилитель на микросхеме D1 и транзисторах VT4, VT6. Применен микрофон от слухового аппарата (тот что в металлическом прямоугольном корпусе размерами 25х15х7 мм с отверстием диаметром 3 мм). Улавливаются даже слабые голоса, произнесенные у дальней от микрофона стены комнаты. С выхода усилителя (с резистора R19) сигнал подается на любую покупную или самодельную цветомузыкальную установку. Несмотря на высокую чувствительность, усилитель устойчив к самовозбуждению и устойчив к фону сети. Для этого применены фильтры R4, VD1; R9, C3, VD3; R13, C6; R14. Одинаковое напряжение на противофазных входах микросхемы D1 задается резисторами R3, R5.

Двигатель - слишком инерционное устройство и в противоположность громкоговорителю не успевает реагировать на колебания электрического тока звуковой частоты. Он может успеть реагировать на громкостную составляющую звука, которую необходимо еще выделить. Если подключить двигатель к выходу усилителя мощности, то частота вращения его вала не будет изменяться при изменении амплитуды выходных колебаний звуковой частоты, потому что их действующее значение (постоянная составляющая) не изменяется. Чтобы двигатель реагировал на звук, нужно выделить самую низкочастотную составляющую звука - колебания громкости.

Детектирование громкостной составляющей звука осуществляется путем ограничения сигнала снизу транзистором VT4 и сглаживания полученных импульсов фильтром на диоде VD2 и конденсаторе С1. Транзистор VT4 ограничивает благодаря выбору его рабочей точки возле области насыщения. Поэтому транзистор VT4 в исходном состоянии максимально открыт и работает только на закрытие. Чем больше громкость (амплитуда) сигнала, тем он сильнее закрывается, а сильнее открыться не может от противоположной полярности полупериода колебаний, так как не может открыться сильнее насыщения. В насыщении транзистора VT4 не происходит короткое замыкание выхода микросхемы на общий провод благодаря наличию резистора R15.

Таким образом, транзистор VT4 работает с нелинейными искажениями как ограничитель и усиливает только одну половину сигнала (один полупериод колебаний), действующее значение которой изменяется в зависимости от амплитуды колебаний, а постоянная составляющая напряжения сигнала сведена к нулю.

На работу цветомузыкальной приставки, подключаемой параллельно резистору R19, эти нелинейные искажения влияния не оказывают. На потенциометре R2 выделяется громкостная составляющая сигнала, которая через разделительный конденсатор С2 проходит на усилитель тока, выполненный на эмиттерных повторителях на транзисторах VT3, VT5. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 и потенциометр R7 задают уровень нуля выхода, т.е. исходное напряжение на двигателе, а следовательно, и исходную частоту его вращения. Относительно уровня нуля происходит увеличение напряжения и частоты вращения при появлении звука. Конденсатор С2 дифференцирует проходящие через него колебания, поэтому при неизменной громкости звука, частота вращения вала двигателя приближается к исходному состоянию. Ее прирост будет происходить при увеличении громкости.

Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 улучшает перезаряд конденсатора С2, предотвращая этим сглаживание выделенной громкостной составляющей звука. Потенциометром R2 регулируется ослабление сигнала, т.е. он задает величину прироста частоты вращения при увеличении громкости. Транзистор VT2 работает как компрессор, сжимая динамическую характеристику, и уменьшает дрейф нуля, который происходит со временем в сторону увеличения частоты вращения. Когда на двигателе М1 повышается напряжение, транзистор VT2 сильнее открывается и уменьшает напряжение на резисторе R8, а следовательно, и нулевой уровень выходного напряжения.

Конденсатор С7 частично сглаживает шумы от двигателя, проникающие на вход усилителя постоянного тока через транзистор VT2, уменьшая по ним обратную связь.

Микрофонный усилитель запитывают от источника питания цветомузыкальной установки. Он работает при напряжении питания от 9 до 30 В. При другом напряжении питания, чем указано на схеме, необходимо подобрать номинал резистора R11, чтобы рабочая точка транзистора VT4 находилась возле области насыщения. При этом двигатель максимально реагирует на увеличение громкости звука.

Микрофонный усилитель следует разместить в отдельном корпусе вместе с микрофоном ВМ1 и соединить с цветомузыкальной установкой тремя переплетенными (соединенными в жгут) проводами. В корпусе цветомузыкальной установки его размещать нельзя, так как он реагирует на гул трансформатора, даже неслышимый ухом, а тиристоры наводят электромагнитные помехи. Даже чувствует гул силового трансформатора через стол, если они оба лежат на столе.

Блок усилителя постоянного тока (остальная схема, после микрофонного усилителя) можно разместить в корпусе цветомузыкальной установки, если есть место, или в отдельном корпусе. Рукоятки потенциометров необходимо вывести наружу корпуса для регулировки. Этот блок запитывается от отдельного трансформатора или от специальной обмотки, намотанной на силовом трансформаторе цветомузыкальной установки проводом диаметром больше 0,35 мм.

Двигатель М1 размещают в отдалении от микрофона, соединив его длинными проводами с усилителем постоянного тока через разъем любого типа. Чем шумнее двигатель и редуктор, тем дальше от них нужно размещать микрофон, чтобы исключить обратную связь. Желательно двигатель и редуктор закрывать внутри объекта, приводимого в движение, для большего поглощения шумов. Двигатель можно заменить на МДП-1 или другой аналогичный. При использовании микродвигателя с более высоким рабочим напряжением необходимо соответственно повысить напряжение питания блока усилителя постоянного тока. При использовании более мощного двигателя указанный на схеме ток будет превышен и появится необходимость установки транзистора VT5 на радиатор и замены его на любой более мощный этой же проводимости, например КТ805Б. Микрофонный усилитель работоспособен и без блока усилителя постоянного тока.

Настройка сводится к подбору номинала резистора R11 по максимальному реагированию двигателя на увеличение громкости звука и номинала резистора R17, чтобы транзистор VT2 начал приоткрываться (начало уменьшаться напряжение на резисторе R8) при наиболее часто устанавливаемом потенциометром R7 уровне нуля. Т.е. начальная частота вращения двигателя, которая наиболее нравится пользователю, должна обусловливать начало приоткрывания транзистора VT2. Тогда при увеличении частоты вращения двигателя транзистор VT2 открывается сильнее и сильнее уменьшает напряжение на резисторе R8.

Чтобы собрать схему быстро и с малыми трудовыми затратами, можно отказаться от печатных плат и применить навесной монтаж в отдельных пластмассовых корпусах. На рис.2 показан пример такой конструкции.

Микрофонный усилитель собран в прямоугольной пластмассовой коробке 1, в которой продавались наручные часы. Микрофон ВМ1 и конденсатор С5 приклеены к боковым стенкам коробки 1.

Комок остальных деталей, спаянных вместе согласно схеме, свободно лежит в коробке. Если он там немного болтается и тарахтит при тряске, то это никакого вреда для него не оказывает, лишь бы выводы радиоэлементов не замыкались, а они для этого достаточно жесткие и сами по себе от ударов никогда не замкнутся, если их не замкнуть во время монтажа.

На те, которые гибкие и мягкие, например выводы от микрофона, нужно надеть изоляционную трубку. Перемещаться по коробке и замкнуться с металлическим корпусом микрофона монтажу препятствует пайка с приклеенным конденсатором С5 и тремя выходными проводами 2, прикрепленными к корпусу 1. Чтобы выполнить это крепление прорезают щель в стенке корпуса такой ширины, чтобы в нее туго входили провода с надетой на них изоляционной трубкой. Если провода сплетены косой, то можно сделать петлю 3 одним любым проводом возле внутренней стороны стенки корпуса 1, препятствующую вытягиванию проводов из корпуса. Место соприкосновения выходных проводов с боковой стенкой корпуса покрывают клеем. В корпусе надо просверлить отверстие 4, совпадающее с отверстием микрофона ВМ1.

Аналогичным образом на расстоянии 1 м от корпуса микрофонного усилителя на его выходных проводах 2 закрепляют круглую пластмассовую коробку 5 из-под крема или любую другую. В ней собран также навесным монтажом блок усилителя постоянного тока. На крышке или дне коробки с наружной стороны закрепляют два потенциометра R2, R7 типа СП3-1а-0,25 путем вдавливания в пластмассу их выводов горячим паяльником. Прошедшие насквозь выводы загибают внутри коробки, и вместе с выводами приклеенных внутри коробки крупных деталей они служат опорными контактами, на которых выполняют навесной монтаж.

Удобные и красивые рукоятки для переменных резисторов получаются от пробок (крышек), закрывающих тюбики зубных паст. Их можно приклеить к резисторам эпоксидной смолой. Верхнюю часть переменного резистора покрывают тонким слоем пластилина кроме поворотной головки со шлицом под отвертку, которую погружают в ямку пробки с резьбой, куда налита эпоксидная смола. После затвердевания эпоксидная смола надежно приклеивает пробку к головке переменного резистора.

Другие его неподвижные части не приклеиваются благодаря нанесенному пластилину, который после закрепления рукояток легко счистить.

В одну прорезь в коробке 5 входят провода 2 от микрофонного усилителя, а с диаметрально противоположной прорези в стенке коробки 5 выходят уже 5 проводов. Добавились два провода, подключаемые к дополнительной обмотке, выполненной на силовом трансформаторе цветомузыкальной установки. Жгут переплетенных проводов заканчивается пятиконтактным разъемом любого типа, предназначенным для подключения к цветомузыкальной установке.

Указанные на чертеже длины проводов не обязательны к выполнению, а лишь пример. Их можно увеличивать в несколько раз, пока не произойдет самовозбуждение микрофонного усилителя, которое устраняется увеличением емкостей конденсаторов С3, С6, С8.

На схеме номиналы конденсаторов указаны с запасом. К боковой стенке коробки 5 приклеена транзисторная панелька 9. Она служит разъемом для проводов микродвигателя. Ее выводы вставлены в просверленные в коробке отверстия и загнуты внутри ее. Чтобы крышки коробок самопроизвольно не открывались, на их внутреннюю поверхность боковых стенок (где контактирует крышка с остальной частью коробки) приклеивают кусочки полихлорвинила или резины. Так как транзистор VT5 нагревается, то для вентиляции на боковой стенке коробки 5 нужно просверлить хотя бы два отверстия диаметром 4 мм в диаметрально противоположных точках круглой боковой поверхности.

Микроэлектродвигатель от детских игрушек, управляемый описанной схемой, легко справляется с вращением зеркального шара, изготовленного на основе ученического глобуса, с установленной на нем искусственной елкой с блестящей хвоей и длиной ствола 0,8 м.

Автор: В.Ю.Солонин

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Случайная новость из Архива 5-нанометровая SoC Samsung Exynos 1080 16.11.2020 Компания Samsung представила Exynos 1080 - однокристальную систему для следующего поколения мобильных устройств. И это первая 5-нанометровая SoC Samsung (до этого момента в 5 нм "умела" только TSMC). Samsung анонсировала Exynos 1080 - свою первую 5-нанометровую SoC для следующего поколения смартфонов Платформа Exynos 1080 - это обновление прошлогодней модели Exynos 980. Но если старая производилась по техпроцессу 8 нм (8 нм Low Power Plus FinFET), то новая выпускается по более совершенной технологии 5 нм с литографией в жестком ультрафиолетовом диапазоне (EUV). Еще одно преимущество Exynos 1080 в сравнении с конкурирующими SoC - встроенный модем 5G. То есть, на печатной плате и, следовательно, в корпусе устройства эта SoC будет занимать меньше места, нежели любая другая платформа в сочетании с отдельным модемом 5G. Модуль обеспечивает скорость передачи данных 5,1 Гбит/с в сетях 5G NR Sub-6 GHz и до 3,67 Гбит/с в сетях 5G NR mmWave. Также Samsung Exynos 1080 поддерживает новый стандарт Wi-Fi 6 (802.11ax) и Bluetooth 5.2. В конфигурацию Exynos 1080 входит трехкластерный восьмиядерный CPU (одно старшее ядро Cortex-A78 с частотой 2,8 ГГц, три средних Cortex-A78 с частотой 2,6 ГГц и четыре младших ядра Cortex-A55 с частотой 2,0). Обработка графики возложена на встроенный GPU Mali-G78 MP10. Есть в составе Exynos 1080 и интегрированный нейронный процессор (NPU), отвечающий за ускорение обработки задач искусственного интеллекта. Его производительность - 5,7 трлн операций в секунду. Также в конфигурацию SoC входит высокопроизводительный процессор обработки изображений, поддерживающий камеры разрешением до 200 Мп, многомодульные конфигурации из шести камер, а также видео с 10-битным представлением цвета и HDR10+. Из остального можно отметить мультиформатный кодек (MFC), аппаратное кодирование и декодирование 4K UHD-видео со скоростью 60 к/с, и 90 Гц при разрешении WQHD+ или 144 Гц при FHD+. Смартфоны с SoC Exynos 1080 выйдут на рынок в следующем году, а первым эту платформу получит модель vivo (флагман X60).

Другие интересные новости:

▪ Гибрид трамвая и автобуса

▪ Нанороботы на бактериальной тяге

▪ 18-гигабайтный чип SK Hynix LPDDR5

▪ Айсберги удобряют океан

▪ Грибковый экстракт против рака

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Симонов Константин Михайлович. Знаменитые афоризмы

▪ Как складывались международные отношения накануне Второй мировой войны? Подробный ответ

▪ статья Инструктор-дезинфектор. Должностная инструкция

▪ статья Работа АЦП с СОМ портом, простая система сбора данных. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лента из бутылки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026