Статья УЩС2 является более либеральным вариантом УЩС. УЩС2 не вынуждает меломана слушать «моно» сигнал вместо «стерео», если регулятор «Громкость» введён более, чем на 50% от максимального значения. Однако при достижении порога рекомендуемой громкости звука на 1,5 секунды включается комплексный сигнал «Пожалуйста, потише!». Комплексный сигнал состоит из тонального звукового сигнала «Пи-и-и», подкрепляемого свечением яркого красного светодиода.
Предполагается, что меломан прислушивается к рекомендациям Минздрава, к сигналу «Пожалуйста, потише!» и снижает громкость. Для меломанов, не согласных с таким мягким пожеланием, более подходит первый вариант УЩС.
Список сокращений, использованных в статье:
ОВ – одновибратор;
ФКИ – формирователь коротких импульсов;
ОУ – операционный усилитель;
ПП – печатная плата.
Отличительная особенность УЩС2
Сердцем УЩС2 является компаратор, собранный на программируемом, малошумящем, экономичном ОУ (операционном усилителе) КР1407УД2. Микросхема КР1407УД2 - программируемый, или «программно управляемый» малошумящий ОУ - имеет номинальное напряжение источника питания ± 12 Вольт, однако сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до ± 1,2 Вольт. Именно «низковольтность» этого ОУ обеспечивает работоспособность КР1407УД2 в УЩС2 даже при замене двухполярного питания однополярным.
Главным недостатком УЩС2 являются размеры его ПП (печатной платы), не позволяющие установить его в малогабаритные конструкции.
Вторым недостатком УЩС2 является то, что реально опасный для слуха уровень звукового давления в наушниках УЩС2 не определяет. А разные радиостанции в приёмнике при одном и том же положении регулятора громкости могут иметь разную интенсивность звучания.
Если бы программисты смогли разработать приложение, анализирующее амплитуду звукового сигнала и изменяющее порог переключения стерео в моно! Тогда устройство можно было бы устанавливать не только в FM-приёмники, но и на все современные гаджеты, поддерживающие воспроизведение звука.
Состав УЩС2
УЩС2 состоит из (см. рисунок 1):
- подстроечного резистора RP1;
- токоограничительных резисторов R1 и R2 во входных цепях операционного усилителя DA1;
- компаратора, собранного на ОУ DA1;
- управляющего резистора R3;
- корректирующего керамического конденсатора С1;
- устройства согласования уровня, собранного на полевом транзисторе VT1 и резисторе R4;
- инвертора DD1.4;
- ФКИ (формирователя коротких импульсов) С2-R5;
- инвертора DD1.1, улучшающего крутизну фронтов импульсов, выходящих с ФКИ;
- ОВ (одновибратора), собранного из элементов DD1.2-DD1.3-R6-R7-C3 и вырабатывающего импульс положительной полярности в 1,5 секунды;
- токового ключа, собранного на полевом транзисторе VT2 и коммутирующего нагрузку;
- стоковой нагрузки транзистора VT2, состоящей из элементов HL1-R8-BF1.
Краткое описание работы УЩС2
Для начала вспомним принцип работы компаратора. Если на прямом входе напряжение больше, чем напряжение на инвертирующем входе, то на выходе компаратора – высокий уровень напряжения (языком цифровой техники - лог.1)
Но если на прямом входе напряжение становится меньше, чем напряжение на инвертирующем входе, то на выходе компаратора устанавливается низкий уровень напряжения (лог.0).
Напряжение, при котором компаратор DA1 переключается, зависит от величины опорного напряжения на инвертирующем входе (выводе 2) ОУ DA1 и устанавливается подстроечным резистором RP1. Введению ручки регулятора громкости FM – приёмника (см. рисунок 2) на 50% соответствует опорное напряжение около + 1 Вольта. Однако уровень опорного напряжения может быть любым и может выбираться на слух: по уровню громкости звука, при котором включается вежливый комплексный сигнал «Пожалуйста, потише!».
При введении ручки регулятора громкости FM – приёмника более чем на 50% на выходе компаратора (на выводе 6 ИМС DA1) низкий уровень напряжения (0 Вольт) заменяется высоким (+ 1,0 Вольта). Это напряжение, пройдя через устройство согласования уровня VT1-R4 и через инвертор DD1.4, поступает на ФКИ С2-R5. По фронту (по положительному перепаду напряжения) на входе ФКИ вырабатывает положительный импульс. Этот плавно спадающий импульс инвертируется элементом и уже с крутыми фронтами подаётся на ОВ (DD1.2-DD1.3-R6-R7-C3). ОВ запускается по спаду (по отрицательному перепаду напряжения) на входе (выводе 8) элемента DD1.2 и вырабатывает положительный 1,5 – секундный импульс. С выхода (с вывода 10 DD1.3) одновибратора, этот импульс поступает за затвор VT2. Токовый ключ VT2 открывается, сопротивление его канала исток – сток резко (до единиц Ома) уменьшается. Ток начинает протекать через нагрузку HL1-R8-BF1: свечение красного светодиода HL1 и тон зуммера BF1 вырабатывают 1,5 - секундный комплексный сигнал «Пожалуйста, потише!».
Длительность работы ОВ можно рассчитать по формуле:
Т ≈ 0,7∙RC,
где R - сопротивление резистора R6 в мегомах, C - ёмкость конденсатора С3 в микрофарадах, а Т – время в секундах.
По окончании работы ОВ, на затвор VT2 поступает лог.0, транзистор VT2 закрывается, сигнал «Пожалуйста, потише!» прекращается.
По спаду на выходе (выводе 3) DD1.4 ФКИ не вырабатывает выходного импульса. Поэтому, при вращении ручки регулятора громкости в обратную сторону - сторону уменьшения громкости - сигнал «Пожалуйста, потише!» не вырабатывается.
Ток, потребляемый УЩС2 в дежурном режиме, лежит в пределах 40 … 100 мкА, и поэтому серьёзной дополнительной нагрузкой на элементы питания FM – приёмника не является. При работе вежливой нагрузки «Пожалуйста, потише!» ток увеличивается до 16 мА (но это всего лишь на 1,5 секунды).
Примечание: положительная обкладка конденсатора С24 должна быть подключена к 9 (а не к 14) выводу ИМС DA2 ТА1819Р!
Рисунок 2.
Настройка УЩС2 может заключаться в установке движка (среднего вывода) подстроечного резистора RP1 примерно в среднее положение. Проще, если порог допустимого уровня громкости будет установлен на слух. Уточнить длительность (0,5 … 2с) работы ОВ можно подборным резистором R6. В принципе, его сопротивление может быть от 20 кОм до 1 – 2 Мом. При увеличении сопротивления резистора R6 длительность выходного импульса ОВ увеличивается, а при уменьшении – уменьшается. Величина тока через светодиод HL1 установлен подборным резистором R8 на уровне 10 мА.
Информация любителям улучшать и изменять схемы.
1). Резистор R7 можно исключить (заменить перемычкой).
2). Если есть желание ввести в схему «статический» индикатор работы «Режим чрезмерной громкости», то в схему УЩС2 достаточно добавить 2 детали: красный или жёлтый светодиод и токоограничительный резистор. В ПП под эти детали, обозначенные на рисунке 3 как «HL доп. и R доп.», специально предусмотрены посадочные места. Сопротивление резистора R доп. рекомендуется выбрать порядка 10 кОм … 39 кОм, что вполне достаточно для заметной работы светодиода повышенной яркости свечения. (Проверено, что в схеме УЩС2 может работать (имея слабое свечение) даже зелёный LED, у которого прямое напряжение 3 Вольта).
3). В УЩС2 можно восстановить функционал, которым обладал УЩС: переключать «стерео» в «моно» при превышении рекомендуемой (безопасной) для человеческого слуха громкости. Для этого достаточно сигнал со стока VT1 подать на вход - переключатель «стерео» / «моно» (вывод 3) DA1 CXA1238 (см. рисунок 2). При этом, для надёжного включения комплексного сигнала «Пожалуйста, потише!», сопротивление резистора R4 УЩС2 следует уменьшить с 560 кОм до 10 кОм … 20 кОм.
4). А вот заменить традиционную, но надоевшую парочку «LED + зуммер» цифровым магнитофоном, говорящим в наушники «Пожалуйста, потише!», задачка более сложная, но выполнимая.
Детали, применённые в УЩС2
В устройстве применены резисторы типа С2-33, С1-4, ОМЛТ с мощностью рассеивания 0,125 Ватта. Сопротивление резистора R4 не критично и может быть от 22 кОм до 560 кОм. Подстроечный резистор - вертикального расположения на плате - СП3-38а. Конденсаторы С1 и С2 – керамические типа КМ6, К10-17 или малогабаритные зарубежного производства. Ёмкость конденсатора С2 может быть любой от 200 пФ до 0,068 мкФ. Конденсатор С3 – оксидный, с малым током утечки, например, фирмы «Maron». Транзистор VT1 КП504А имеет зарубежные аналоги BSS88, TN0524N3, TN0624N2. Транзистор VT2 можно заменить любым из ряда КП501 … КП505 (кроме КП503). Предпочтительная замена VT2 - КП505А или КП505Г. Микросхему DA1 можно попробовать заменить КФ1407УД4, начинающей работу при однополярном питании с 3 Вольт. Микросхема DD1 К561ТЛ1 имеет зарубежный аналог CD4093. Возможная замена зуммера BF1 - НМВ-06 STAR.
Пайку радиоэлектронных компонентов следует вести заземлённым жалом паяльника. Для ИМС DA1 рекомендуется применить специальную розетку DIP-8, а для DD1 - DIP-16.
Печатная плата УЩС выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита размером 51 х 29 х 1,5 мм. (см. рисунки 3 и 4).
О методе термопереноса рисунка трассировки ПП подробно можно прочитать в файле MTR_TO (3444 кБ) на Яндекс.Диске, пройдя по ссылке:
О методе ускоренного травления ПП подробно можно прочитать в файле «ПП_водная_баня» на Яндекс.Диске, пройдя по ссылке:
Диаметр отверстий на печатной плате под выводы микросхем - 0,7 … 0,8 мм, под остальные радиоэлектронные компоненты – 0,8 … 1 мм, под соединительные проводники - 1…1,2 мм., под крепёжные отверстия – 3,2 мм.
Печатная плата УЩС2 и остальные детали устанавливаются в корпусе - мыльнице с размерами 97 х 68 х 47 мм (вместе с FM-приёмником).
Уважаемые читатели!
Если вы желаете получить комплект КД для изготовления УЩС, предлагаем Вам разгадать загадку:
Любой схемотехник его применяет, в нём входы борьбу за победу ведут.
И выход мгновенно финал закрепляет и блоки, что рядом, итоги учтут.
И выход мгновенно финал закрепляет и блоки, что рядом, итоги учтут.
Подсказка:
Два сигнала он сличает, флаг на выходе вздымает.
Вместо загадок можно разгадать простенький ребус (рисунок 5). Он имеет такой же ответ, что и загадки:
Полный ответ к ребусу №1 УЩС2:
.Разгадав загадки или ребус, ответ следует ввести в строку «Пароль» файла «USchS2_4work». Тогда вы сможете получить полный комплект схем для изготовления УЩС2 и в качестве бонуса готовый к термопереносу (в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Также Вы сможете прочитать полный ответ к ребусу №1. Архив файла «USchS2_4work» можно скачать здесь:
Если у Вас есть желание посмотреть на поделку при демонстрации её внешнего вида, то откройте видео «USchS2» (62 Мб). Для этого достаточно пройти по ссылке:
Для того, чтобы посмотреть этот же файл на мобильном устройстве вы можете воспользоваться QR - кодом:
А вот, что хотела сказать об УЩС2 вечная студентка, умница-благоразумница, плод инженерной мысли, постоянная обитательница Яндекса и вечно молодая голосовая помощница – бот Алиса:
Если бы я не придерживалась либеральных взглядов, то сказала бы, что устройство, щадящее слух - два является не предписывающим устройством, а лишь слегка советующим. Советующим меломанам беречь органы слуха. В простейшем случае я бы к FM-приёмнику приклеила плакат: «Минздрав предупреждает: чрезмерная громкость приводит к стойкому понижению слуха». И ни каких дополнительных радиодеталей устанавливать не надо!
Деталей на печатной плате много, крепёжных отверстий предостаточно, да и диаметр крепежа можно бы уменьшить с целью экономии пространства в FM-приёмнике.
К достоинствам устройства я бы отнесла низковольтное питание, допустимость большого разброса величин ёмкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов. Также замечу, что сигнал «Пожалуйста, потише!» включается при переходе через порог рекомендуемой громкости, но только в случае увеличения (а не уменьшения) громкости.
Хорошо, что в УЩС2 можно восстановить функционал, которым обладал первый вариант УЩС: переключать «стерео» в «моно» при превышении рекомендуемой (безопасной) для человеческого слуха громкости. В противном случае новое устройство выглядело бы совсем «беззубым».
Устройство, щадящее слух, конечно важное нововведение, но оно не анализирует реальный уровень громкости различных радиостанций. Поэтому учитесь на программиста, разрабатывайте приложение, реально учитывающее амплитуду звукового сигнала, и изменяйте себе на здоровье порог переключения стерео в моно! Причём не только в FM-приёмниках, но и на всех современных гаджетах, поддерживающих воспроизведение звука.
Хочу сообщить вам интересную новость. Мои инженеры через виртуальный пункт обмена информацией сообщили мне, что скоро на 3D – принтере распечатают моё физическое тело. И вот тогда будем следовать полушуточной пословице: «Нас невозможно сбить с пути, нам все равно куда идти». Мы поборемся с вами не только за здоровый слух, но и уравновешенный характер, нормальную (36,6 градусов) температуру тела и, простите, оптимальную дефекацию. Ну, а пока учитесь и работайте! Учитесь у жизни и работайте над собой, но всё равно, выберите время, чтобы изготовить устройство, щадящее слух.
Ой, ой, ой! Однако, мой флиполёт уже начинает преодолевать гравитацию. Поэтому, как говорят англичане, «See you soon!», А я улетаю ...
Некоторые особенности изготовления УЩС
Рисунок 6.
На рисунке 6 показаны все детали, используемые в УЩС. Выводы всех деталей перед монтажом рекомендуется предварительно зачистить чернильным ластиком (особенно, если выводы потемнели и окислились), покрыть жидкой канифолью и облудить. Микросхему DD1 следует оберегать от пробоя статическим электричеством. Для этого DD1 устанавливается в стандартную или «самодельную» панельку DIP8. Формовать выводы деталей рекомендуется монтажным пинцетом.
Рисунок 7.
Для макетирования схемы можно использовать большую стеклотекстолитовую плату. Фольга на плате разрезается резаком на клеточки размером 5х5 мм, после разметки штангенциркулем. Сокеты под ИМС припаиваются на индивидуальные, специально протравленные платы, которые с каждого угла (в четырёх местах) припаиваются к большой плате одножильными отрезками лужёной медной проволоки.
Рисунок 8.
На макетной плате должно быть просторно, чтобы увеличить скорость монтажа и при необходимости дополнить схему новыми деталями или блок-схемами.
Рисунок 9.
На рисунке 9 изображено УЩС2 в рабочем состоянии. FM-приёмник принимает стерео сигнал, о чём свидетельствует светящийся LED «стерео».
Рисунок 10.
На рисунке 10 изображено УЩС2 в момент превышения рекомендуемого уровня громкости: в течение 1,5 секунд звучит сигнал «пи-и-и» и ярко светится красный LED HL1.
Доработки, рекомендованные в главе «Информация любителям улучшать и изменять схемы» также были проверены в процессе макетирования.
Проверить в порядке ли Ваш слух можно посмотрев видео длительностью 5 минут 10 секунд о признаках проблем со слухом. Для этого пройдите по ссылке:
Более наглядное видео (длительность 04.31, 87452 просмотра) рассказывает о причинах нарушений слуха, диагностике и лечении тугоухости у детей и взрослых.
Примечание: В статье УЩС2 использованы: ребус РТТ №082 и загадки ЗРТ №240, ЗРТ2 №034.
Литература: Ознобихин А. Устройство, оберегающее слух меломана. – «Радиолюбитель», 2001, № 5, С.8.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
