Каталог радиолюбительских схем

Многофункциональное говорящее устройство

Современного человека со всех сторон ежедневно окружает реклама и чем оптимальнее будет отрегулирован поток льющейся на нас со всех сторон информации, тем скорее мы сможем относиться к ней как к неизбежному источнику сведений – руководству к действию при совершении покупок или получении определённых услуг. Многие предприниматели уже почувствовали ощутимый эффект от информации, которая регулярно появляется в СМИ, рекламирующих их продукцию и услуги. Дополнительный эффект может дать “местная” реклама, встречающая клиента на пороге Вашего офиса или магазина. Это может быть краткая (1…16 секунд) аудио или видео информация, запускаемая автоматически при открывании входной двери (или двери лифта), и не повторяющаяся чаще установленного Вами отрезка времени, во избежание её надоедания. (Экономика должна быть экономной, а реклама не навязчивой).

Многофункциональное говорящее устройство (далее просто МГУ) – устройство запуска рекламного сообщения и регламентации длительности паузы после него, во время которой повторный запуск рекламы не возможен.

МГУ включает по команде источник рекламной информации – цифровой магнитофон, и запрещает повторный запуск рекламного сообщения на время, определяемое таймером №2. Датчиками, обеспечивающими запуск МГУ, является геркон SF1 “Дверь” (см. схему на рисунке 1) и кнопка SB1 “Пуск”.

Основная часть МГУ – цифровой магнитофон – включается по отрицательному перепаду на входе “” (вывод 24) DA3. Дополнительная нагрузка МГУ – различные цветомузыкальные устройства или более мощный УМЗЧ – подключается через розетку Х1 “Доп. нагрузка”. Дополнительная нагрузка включается на время равное длительности рекламного сообщения (задаётся таймером № 1) нормально разомкнутыми контактами реле К2.1.

Для записи рекламных сообщений цифровым магнитофоном следует нажать и удерживать кнопку SB2 “Запись”. Запись возможна, пока светится светодиод HL2 (для микросхемы типа ISD1416 в течение 16 секунд). Затем цифровой магнитофон автоматически устанавливается в исходное положение и готов к воспроизведению или (при необходимости) к новой записи. Записывать на цифровой магнитофон можно не менее 100 000 раз, а запись сохраняется до ста лет, даже при полном снятии питания.

МГУ состоит из блока питания, регламентирующего устройства (дозатора рекламы), цифрового магнитофона с устройством выбора фрагмента, УМЗЧ, коммутатора внешней нагрузки и ОВЗ (одновибратора с зуммером).

Сетевой блок питания (собран на элементах FU1, Т1, VD1, VD2, VT1, R2, C1, C2; DA1, C7, C12) вырабатывает постоянные напряжения + 12В (0,9А) и +5В (0,1А).

Регламентирующее устройство (собрано на микросхемах DD1, DD2), представляющее собой два таймера, вырабатывающих временные отрезки от 16 до 600 и 16 с (соответственно).

Устройство выбора фрагмента (собрано на переключателе SA2) делит поле памяти цифрового магнитофона на отрезки, кратные 3,5 ∙ N секунд, где N выбирается равным от 1 до 5.

УМЗЧ (собран на элементах DA2, Др1, C4 – C6, R3, R4, ВА1) делает работу МГУ более заметной в условиях зашумлённости.

Коммутатор внешней нагрузки состоит из элементов R13, VT2, K2 и может расширять функциональные возможности МГУ в соответствии с замыслом рекламодателя.

ОВЗ состоит из элементов А1, R1, C2, K1, SF1, X2 и вырабатывает короткий тональный сигнал при замыкании (но не размыкании) геркона SF1 (при открывании входной двери).

Работает МГУ следующим образом. При замыкании контактов тумблера SA1 “Питание” через резистор R7 заряжается конденсатор C8. При этом в течение всего времени нарастания напряжения питания, подаваемого с выхода блока питания, на обкладке “ – ” конденсатора C8 формируется неинвертированный импульс положительной полярности, обеспечивающий установку триггеров DD2.1 и DD2.2 в исходное (нулевое) состояние. Открывание входной двери вызывает замыкание контактов геркона SF1. При этом предварительно заряженный (через резистор R1) конденсатор С2 разряжается через обмотку реле К1 и его контакты К1.1 в течение 0,5 секунды удерживают замкнутой цепь питания зуммера А1. Зуммер А1 выдаёт резкий короткий тональный сигнал в течение 0,5 с. Одновременно с запуском К1 высокий логический уровень через резистор R6 (подавитель дребезга от контактов К1.1 и SB1 не нужен) поступает на вывод 2 логического элемента DD1.1. Так как у логического элемента DD1.1 вывод 13 подключён к общему проводу, DD1.1 выполняет функцию логического умножения (2И). На его вывод 1 с инвертирующего выхода (вывод 2) триггера DD2.1 подаётся логическая единица, разрешающая прохождение высокого логического уровня с вывода 2 DD1.1 на входы С (выводы 3 и 11) триггеров DD2.1 и DD2.2 соответственно. Триггеры запускаются и на их неинвертирующих выходах (выводы 1 и 13 соответственно) появляются единицы. При этом индикатор HL1 начинает светиться жёлто-красным цветом, транзистор VT2 открывается, а реле K2 срабатывает, замыкая цепь питания дополнительной нагрузки. Одновременно с этим отрицательный перепад на инвертирующем выходе (выводе 12) DD2.2, поданный на вход “” (вывод 24) DA3, включает цифровой магнитофон DA3 на воспроизведение. Одновибраторы (“таймер №1” и “таймер №2”) собраны на счётных триггерах DD2.2 и DD2.1 соответственно, по одинаковым схемам и отличаются только времязадающими цепями. Поэтому рассмотрим, как работает только таймер № 1. Появление положительного перепада на входе С (вывод 11) элемента DD2.2 перезаписывает информацию (логическую 1) с входа D на неинвертирующий выход (вывод 13) триггера. При этом диод VD4 закрыт, а конденсатор C10 медленно начинает заряжаться через резисторы R11 и R12. Когда C10 зарядится до половины напряжения источника питания, на выходе (вывод 8) логического элемента DD1.3, выполняющего функцию “2ИЛИ”, появляется логическая 1. Эта логическая 1, поданная на вход “Reset” (Сброс) – вывод 10 триггера DD2.2, возвращает “взведённый” триггер в исходное состояние. То есть на выводе 13 DD2.2 устанавливается логический 0. Конденсатор C10 быстро разряжается через диод VD4, индикатор HL1 меняет цвет свечения на зелёный (режим “отдыхаем от рекламы”), реле K2 отпускает, а цифровой магнитофон так же заканчивает цикл воспроизведения и устанавливается в начальное состояние. При этом таймер №2 собранный на триггере DD2.1 продолжает работать. Уровень логического нуля на выводе 2 триггера DD2.1 продолжает удерживать в закрытом состоянии элемент DD1.1. Элемент DD1.1 выполняет функцию “2И” и логический ноль на его выводе 1 запрещает повторный запуск кнопкой SB1 или контактами К1.1 реле К1 отработавшего таймера №1 до окончания работы таймера №2.

По окончании работы таймера №2 индикатор HL1, ранее светившийся зелёным цветом, погасает, указывая на то, что время запрета повторного запуска рекламного сообщения истекло и цифровой магнитофон снова включится, если нажать на кнопку SB1 или замкнуть геркон SF1 “Дверь”. Таймер №2 введён для исключения быстрого надоедания говорящего устройства при частом открывании входной двери. Однако, даже при работающем таймере №2 (в режиме запрета запуска цифрового магнитофона), предупреждение об открывании входной двери выполняет зуммер А1. Время работы зуммера определяется ёмкостью С2 и сопротивлением обмотки реле К1. Время заряда конденсатора С2 определяется сопротивлением резистора R1. Ток заряда С2 выбран, таким (1,7 мА), чтобы он был на 10 – 20 % меньшим, чем ток отпускания (2 мА) реле К1. При указанных на рис. 1 номиналах деталей R1, C2, К1 ОВЗ готов к повторной сигнализации об открывании входной двери через 2 секунды после полного разряда конденсатора С2 на обмотку реле К1. При открытой и продолжительное время не закрывающейся входной двери, через резистор R1 протекает ток, меньший тока срабатывания (и даже тока отпускания) реле К1.В таком “слаботоковом” режиме реле может находиться продолжительное время. В момент закрывания двери (размыкания SF1 ) конденсатор С2 почти полностью разряжен и включения зуммера не будет.

В качестве цифрового магнитофона применена микросхема ISD1416 -однопрограммное записывающе - воспроизводящее устройство с ПЗУ, сохраняющим во времени записанную информацию даже при выключенном напряжении питания. Объем ПЗУ зависит от примененного типа микросхемы DA3 - две последние цифры в её обозначении указывают на соответствующий объём (в секундах). Приведенная на рисунке 1 микросхема цифрового магнитофона DA3 имеет ПЗУ для записи в течение 16 секунд; ток потребления в режиме выборки кристалла (при записи и воспроизведении) не более 15 мА; потребляемый ток в дежурном режиме - 0,5 мкА.

Порядок работы с МГУ следующий: 1). Включается питание тумблером SA1. 2). Для записи рекламного сообщения микрофон устанавливается на расстоянии 5 … 50 сантиметров от источника звука, нажимается (и удерживается нажатой всё время записи) кнопка SB2 “Запись”. 3). В течение необходимого времени (1 … 16 секунд) производится запись. Погасание светодиода HL2 (при удерживаемой кнопке SB2) говорит о том, что время записи истекло. 4). Затем питание можно отключить, чтобы убедиться, что записанное сохраняется при полностью выключённом питании. 5). Для воспроизведения записанного рекламного сообщения, включают питание, кратковременно нажимают кнопку SB1 “Пуск”, и прослушивают рекламное сообщение на встроенную головку динамическую BA1. По окончании воспроизведения кратковременно вспыхивает светодиод HL2. 6) Время (30 … 600 секунд), в течение которого невозможен повторный запуск рекламного сообщения, устанавливается по желанию рекламодателя потенциометром R8.

Устройством выбора фрагмента служит механический переключатель SA2 - преобразователь десятичного кода в инвертированный двоично-десятичный код. Вращением дисково-зубчатой шкалы переключателя можно устанавливать четырёхразрядный двоично-десятичный код, который подаётся на адресные входы DA3. Адресные входы DA3 имеют две функции, которые включаются в зависимости от логических уровней на их старших (“наибольших значащих”) разрядах - входах А6 и А7. Если на одном или обоих входах - логический 0, то эти входы являются адресными и используются как стартовый адрес для текущего цикла записи (или воспроизведения). Адресная входная информация считывается (и фиксируется) по отрицательному перепаду на входах “”, “” или “” (выводы 23, 24, 27 DA3 соответственно). Если на обоих входах (и А6, и А7) логические единицы, то адресная информация рассматривается как специальные команды для микропроцессорного режима. В связи с вышеизложенным создать одновременно простой и “элегантный” делитель объёма памяти затруднительно.

Для разделения объёма памяти на секторы рекомендуется использовать 3 адресных разряда (А5, А6, А7) и устанавливать на дисковой шкале переключателя SA2 десятичный код - цифры от “3” до “7”, подавая на адресные входы двоичный код в соответствии с таблицей истинности 1.

Таблица 1. Примечания: 1) МД – минимальная длительность; 2) применённый автором экземпляр микросхемы ISD1416 имел при указанных на рис.1 номиналах 18 (а не 16) секунд записи / воспроизведения.

Чтобы записать 5 независимых фрагментов, следует последовательно 5 раз устанавливать десятичный код от “7” до “3” (7, 6, 5, 4, 3), записывая каждый раз по 1 МД (3,5 секунды), не более.

Можно, конечно, записать и большие фрагменты (из 1- 5 МД). Например, если при записи использовано чуть более 1 МД, то цифровой магнитофон полностью занимает следующий (2-й) сектор (равный также 1 МД). Занять при записи следующий сектор нельзя (как видно из таблицы 1) только, если на переключателе SA2 установлен десятичный код “3”. Из “4” можно занять сектор “3”; из “5” - “4” и “3”; из “6” - “5”, “4” и “3”; а из “7” - “6”, “5”, “4” и “3”. Важной (хотя и само собой разумеющейся) особенностью является то, что записать на магнитофон можно сразу несколько фрагментов, а при воспроизведении (до момента нажатия на кнопку SB1 “Пуск”) оперативно выбирать нужный записанный фрагмент. В простейшем случае, при записи и воспроизведении одного фрагмента, следует установить SA2 в положение “7” или “8”. Магнитофон сам выберет необходимое количество секторов памяти для записи.

Цифровой магнитофон ISD1416 имеет встроенный УЗЧ: к выводам 14 и 15 DA3 “напрямую” может подключаться контрольный динамик с импедансом 16 … 50 Ом, однако громкости звука встроенного УЗЧ даже в небольших помещениях явно не достаточно. Поэтому в МГУ использован дополнительный УМЗЧ на ИМС TDA7052. Эта микросхема в корпусе DIP-8 работоспособна при напряжении питания от +3 до +15 Вольт и позволяет получить мощность до 1,2 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ома. Радиатор для УМЗЧ не требуется, так как режим работы ИМС является кратковременным (прерывистым). Напряжение смещения (по постоянному току) на входе УМЗЧ задаётся резистивным делителем R3, R4; устанавливается порядка +35 мВ и может уточняться подборным резистором R3*. Оперативного регулирования громкости воспроизведения в МГУ по мнению автора разработки не требуется. Однако, регулятор громкости не сложно ввести, заменив подстроечный резистор R17 потенциометром.

В МГУ использованы постоянные резисторы типа ОМЛТ, переменный резистор R8 типа СП3-23а (ползунковый); R11, R18 - подстроечные СП3-38б. Номиналы резисторов R14 – R17 можно выбрать в диапазоне от 47k до 100k.. Конденсаторы С1 - C3, C5, C6, C8, C12, C14, C18 типа К50-35; C9, C10 - К50 – 29 или подобные зарубежного производства; остальные - КМ6 или любые керамические. Ёмкость C4 может быть от 0,1 до 0,47мк. Дроссель Др1 – ДМ 0,6 – может быть заменён любым другим с большей индуктивностью, но рассчитанным на ток не менее 0,6 А. При отсутствии дросселя на его месте допустимо установить перемычку, а вместо конденсаторов C3 и C5 установить один с ёмкостью 1000 мк х 16 В. Кнопки SB1, SB2 КМ1-I; тумблер SA1 – типа МТ3 или декоративный - МТД3. Диоды VD3 … VD4 можно заменить любыми кремниевыми, например КД503, КД510, КД520 – КД522. Реле К2 заменимо на РЭС32 - (РС4.500.341) или другое, срабатывающее при напряжении не более 10 Вольт и допускающее коммутацию сетевого напряжения. Транзистор VT1 (на радиаторе 50-100 см2 ) можно заменить на КТ815 (Б … Г), а VT2 - подобным составным транзистором КТ972Б(А). Микросхемы DD1, DD2 - серии 564 или К561. Цифровой магнитофон DA3 может быть типа ISD1416, или аналогичный (с временем записи-воспроизведения 20 секунд - ISD1420). Двухцветный светодиодный индикатор HL1 допустимо заменить двумя единичными (с добавлением последовательно включённого токоограничительного резистора), например АЛ307Е (жёлтый) и FYL-5013UBC (синий цвет свечения). BA1 – любого типа с импедансом (сопротивлением постоянному току) не менее 4 Ом, например, 1ГД-40, 3ГД-32. Микрофон ВМ1 – электретный, например особо миниатюрный XF-18D (размеры: d = 6 мм, h = 3,8 мм.). В качестве трансформатора Т1 можно использовать любой силовой трансформатор, имеющий вторичную обмотку, рассчитанную на ток не менее 0,6 А и напряжение ~ 14 … 18 Вольт. При отсутствии микросхемы К561ЛП13 (три логических элемента “мажоритарность”) логические элементы (2И, 2ИЛИ), созданные на её базе, заменяют эквивалентными схемами на диодах и резисторах в соответствии с рисунком 2.

Конденсатор C6 из схемы (как рекомендуется в типовой схеме включения TDA7052) убирать не следует во избежание чрезмерного тока покоя УМЗЧ, перегрева и возможного выхода его из строя при включении питания. Переключатель SA2 можно заменить галетными переключателями ПГ3-5П4Н, ПГ3-11П3Н, но желательно малогабаритными типа ПМ, рассчитанными не менее, чем на 5 положений и 3 направления (см. рисунок 3). В крайнем случае вместо SA2 можно использовать 3 тумблера типа МТ1 (по одному на каждый – А5 … А7 – адресный вход).

Настройка МГУ заключается в следующем: Подстроечным резистором R11 устанавливают длительность импульса положительной полярности на выходе одновибратора (вывод 13) DD2.2 равную 16 секундам. Это необходимо только для синхронной (с цифровым магнитофоном) работы дополнительных устройств, коммутируемых при помощи реле К2. Цифровой же магнитофон включается и до конца воспроизводит записанное по отрицательному перепаду (а не при наличии низкого уровня) на входе “” (вывод 24 DA3). Подстроечным резистором R18 устанавливается необходимый для “раскачки” УМЗЧ уровень выходного сигнала цифрового магнитофона. Максимальное время запрета повторного включения рекламного сообщения можно повысить, увеличив номинал конденсатора C9. После этого желаемое минимальное время запрета повторного включения (30 секунд) можно уточнить резистором R9*, сопротивление которого допустимо уменьшать до 10 кОм. Шкала потенциометра R8 градуируется с дискретностью 30 секунд.

В зависимости от применённого типа реле К2 может потребоваться настройка ключа - коммутатора внешней нагрузки. Сделать это следует подборным резистором R13*, установив рабочий ток реле в цепи коллектора VT2. Можно также ориентироваться по UK2 (падению напряжения на обмотке реле K2). При высоком логическом уровне на выводе 13 ИМС DD2.2 UK2 должно быть как минимум на 5 – 10% (полагается на 30%) больше напряжения срабатывания реле K2. Напряжение срабатывания реле желательно определить заранее, до установки реле в схему. Для этого с лабораторного блока питания на обмотку реле подают и плавно увеличивают постоянное напряжение до щелчка, извещающего о срабатывании реле. Следует обратить внимание, что многие типы реле первый (слабый) щелчок издают в нейтральном положении (когда НЗ контакты уже разомкнулись, а НР контакты ещё не замкнулись). Поэтому после 1 щелчка рекомендуется напряжение кратковременно увеличить в два раза и убедиться, что второго щелчка не последует. Можно так же для определения напряжения срабатывания реле, момент замыкания НР контактов контролировать омметром, звуковым пробником или включением любой нагрузки. Если УМЗЧ в дежурном режиме “ловит” и усиливает шорохи и помехи, цепь питания УМЗЧ можно разрывать в точке Б нормально разомкнутыми контактами К2.2 реле К2. Возможен вариант шунтирования входа УМЗЧ нормально замкнутыми контактами этого же реле.

Большинство элементов МГУ установлены на плате (желательно из двусторонне фольгированного стеклотекстолита) толщиной 2 ... 2,5 мм. Исключение составляют силовой трансформатор Т1 и реле K2, которое устанавливают у розетки Х1, предназначенной для подключения дополнительной (~ 220 В) коммутируемой нагрузки. (Длинные провода коммутируемой сети ~ 220В, проходящие вблизи элементов платы, могут давать наводки в цепь микрофонного усилителя МГУ).

Конструктивно плата крепится (через слой электрокартона) четырьмя винтами М3 к стенке корпуса, обклеенной листом медной фольги по размеру платы. Фольга служит экраном и электрически соединяется с общим проводом МГУ. При отсутствии тонкой фольги можно применить листовые материалы (медь, латунь…) и слой электрокартона, исключающий КЗ между экраном и платой. Винты крепления платы являются общими для крепления экрана и слоя электрокартона. При наличии “бонок” [полых цилиндров с резьбой, приклёпываемых (или развальцовываемых) к стенке корпуса], экран и слой электрокартона рекомендуется приклепать к стенке корпуса. Элементы SA1, SA2, SB2, R8, ВА1 устанавливаются на передней стенке корпуса. Выводы светодиодов HL1 и HL2 удлиняются до размеров, приблизительно равных толщине корпуса МГУ или крепятся на передней стенке корпуса (рисунок 4 - передняя фальшпанель МГУ)

Источник информации:

1. О микросхемах CheepCorder - адрес в Интернете http://www.winbond-usa.com/products/isd_products/chipcorder/ - файл ISD1400 .pdf.

29.06.2005.
г.Иркутск
Ознобихин А. И.