Strach na krety
Opis układu
Jest to zespół dwóch generatorów zbudowanych na bramkach NAND z wejściem Schmitta. Bramka U1B generuje ton 300 Hz. Częstotliwość generacji wyznaczają wartości elementów C4, R4. Rezystor R5 i dioda D2 służą do zmiany współczynnika wypełnienia przebiegu generowanego przez bramkę U1B. Wiadomo, że progi przełączania bramki zwykle nie są rozmieszczone symetrycznie względem połowy napięcia zasilającego i w konsekwencji generowany przebieg ma wypełnienie inne niż 50%. Przebieg o wypełnieniu 50% da w głośniku najgłośniejszy dźwięk. Jeśli ktoś chciałby dobrać optymalne wypełnienie, musi we własnym zakresie znaleźć odpowiednią wartość rezystora R5 oraz określić kierunek wlutowania diody D2 (może on się okazać inny, niż podano na rys. 1). Dodanie rezystora R5 zmieni także nieco częstotliwość. Nie jest to żadnym problemem.
Podana wcześniej wartość 300 Hz jest wartością orientacyjną i wcale nie trzeba dobierać elementów, by ją uzyskać. Po prostu głośny dźwięk ma przestraszyć kreta. Przebieg generowany przez bramkę U1B podawany jest na bufor w postaci bramki U1C i dalej na parę komplementarnych tranzystorów T1, T2. Tranzystory pracują bez obwodu polaryzacji, czyli w klasie C. Zawsze jeden z nich jest zatkany. Praca w klasie C pozwala uniknąć niepotrzebnych strat mocy. Gdy napięcie na wyjściu bramki U1C (nóżka 10) jest bliskie napięciu zasilającemu, wtedy przewodzi tranzystor T1. Przez głośnik przepływa prąd ładujący kondensator C5. Gdy napięcie na wyjściu bramki U1C opadnie do poziomu masy, otworzy się tranzystor T2 i przez głośnik popłynie prąd rozładowania kondensatora C5.
Dla uczynienia dźwięku bardziej natarczywym, oraz dla zaoszczędzenia baterii, wprowadzono kluczowanie generatora U1B za pomocą przebiegu o znacznie mniejszej częstotliwości i małym współczynniku wypełnienia. Źródłem takiego przebiegu jest generator z bramką U1A. W układzie przewidziano nietypowy włącznik zasilania – styk kontaktronowy uruchamiany magnesem. Gdy styk jest rozwarty, rezystor R1 wymusza na nóżce 1 stan niski. Wtedy generator z bramką U1A nie pracuje. Ponieważ w takim stanie spoczynku na wyjściu bramki U1A panuje stan wysoki, konieczne okazało się wprowadzenie inwertera w postaci bramki U1D. W stanie spoczynku wymusza ona na nóżce 5 bramki U1B stan niski, uniemożliwiając pracę generatora tonu 300 Hz. W tym stanie spoczynku na wyjściu bramki U1B panuje stan wysoki, a na wyjściu bramki U1C – stan niski.
Warto zauważyć, że w stanie spoczynku – gdy styk kontaktronowy jest rozwarty – układ, choć pozostaje pod napięciem, to jednak praktycznie nie pobiera prądu.
Montaż i uruchomienie
Montaż układu na płytce pokazanej na rys. 2 nie sprawi żadnych trudności. Do zmontowanej płytki należy dołączyć złączkę baterii 9 V, głośnik i kontaktron. Układ nie wymaga żadnego uruchamiania. Jeśli zostanie zmontowany ze sprawnych elementów, będzie pracował poprawnie. Może być zasilany dowolnym napięciem w zakresie 5...16 V – w większości przypadków odbywa się to poprzez baterię lub akumulator 12 V.
Przy napięciu zasilania równym 9 V w urządzeniu można wykorzystać dowolny głośnik o mocy nie mniejszej niż 1 W i oporności 8 Ω. Można również zastosować głośnik 16 Ω. Użycie głośnika 4 Ω powinno zwiększyć głośność, ale pod warunkiem, że źródło zasilania będzie mieć wystarczającą wydajność prądową. Z głośnikiem 16 Ω, przy zasilaniu napięciem 9 V, pobór prądu w stanie czynnym wynosi ok. 100 mA (zależnie od stanu baterii). Z głośnikiem 8 Ω będzie znacznie większy.
Ponieważ czas trwania dźwięku wynosi ok. 2 sekund, a czas przerwy ok. 30 sekund, średni pobór prądu wyniesie ok. 10 mA (w modelu z głośnikiem 16 Ω – 6 mA). Choć średni pobór prądu kształtuje się na poziomie kilku miliamperów, jednak w czasie generowania dźwięku układ pobiera impulsy prądu o natężeniu do 200 mA.
Jeśli do zasilania użyjemy baterii alkalicznej 9 V typu 6F22 o pojemności ok. 500 mAh, powinna nam ona wystarczyć na ok. 70 godzin pracy, czyli na trzy doby. Ekonomiczniejszym rozwiązaniem okaże się zapewne sześć alkalicznych „paluszków” R6 o pojemności rzędu 2000 mAh. Zapewnią nam one dwa tygodnie nieprzerwanej pracy stracha na krety, a gdy urządzenie będzie używane sporadycznie, starczą nawet na cały sezon.
Przy zasilaniu napięciem 12 V moc wyjściowa przekracza 2 W, należy więc wykorzystać odpowiednio większy głośnik.
O ile wykonanie i uruchomienie układu nie sprawi żadnych trudności, o tyle kłopotem może być dobranie właściwej obudowy. Trzeba bowiem wziąć pod uwagę, że urządzenie pozostawione na działce na noc może zostać zmoczone deszczem lub poranną rosą, a zawilgocenie jest dla układów elektronicznych szkodliwe lub wręcz zabójcze. Szczególnie dotyczy to papierowej membrany głośnika oraz baterii. Koniecznie należy więc zastosować szczelną obudowę. Jej wymiary będą zależeć od wymiarów głośnika. W ostateczności cały układ można włożyć do zwykłej foliowej torby, która zostanie szczelnie zawiązana, zaklejona lub zgrzana. Właśnie ze względu na potrzebę zapewnienia szczelności, zamiast przełącznika wystającego na zewnątrz zastosowano przełącznik kontaktronowy, uruchamiany magnesem. Znakomicie sprawdzi się w przypadku obudowy plastikowej, ale może nie działać przy obudowie metalowej.
O czym warto pamiętać
Dla szczególnie przezornych dodatkowa rada: po zmontowaniu i uruchomieniu płytki dobrze jest ją pokryć z obu stron specjalnym lakierem w sprayu, np. Plastic 60. W tym przypadku układ U1 należy wlutować w płytkę bez użycia podstawki.
Głośność będzie zależeć od: użytego głośnika (te o większych wymiarach dają zwykle głośniejszy dźwięk przy tej samej mocy dostarczonej), wartości napięcia zasilającego i od oporności wewnętrznej użytego źródła zasilania. Walka o zwiększenie mocy najprawdopodobniej nie ma jednak sensu. Można sobie bowiem wyobrazić, że głośny strach co prawda skutecznie wypłoszy krety z okolicy, ale jednocześnie intrygujący dźwięk zwróci na nasze urządzenie uwagę sąsiadów lub ich dzieci. Gdy już zaś rozpoczną oni (one) poszukiwania źródła dziwnego sygnału, może się to zakończyć zniszczeniem lub kradzieżą stracha.
Dodajmy na koniec, że zamiast kontaktronu i magnesu można zastosować jakiekolwiek inny wyłącznik, pamiętając oczywiście o wpływie wilgoci.
