Музыкальный звонок на микросхемах серии УМС

Сейчас уже никто не удивляется, если при нажатии на звонковую кнопку, расположенную у входной двери квартиры, вместо привычного "тр...р" или "динь-дон" раздается фрагмент популярного музыкального произведения или голоса животных и птиц. На прилавках магазинов, торгующих бытовой электроникой, имеется много вариантов отечественных и зарубежных музыкальных звонков, которые часто бывают даже дешевле обычных электромеханических. Большинство отечественных звонков строятся на основе микросхем серии УМС-7 или УМС-8, включенных по почти типовой схеме. В радиолюбительской литературе неоднократно описывались недостатки типовой схемы (резкий звук, вызванный импульсным характером выходного сигнала, при кратковременном нажатии на кнопку "пуск" первая мелодия звучит не до конца, и др.) и предлагались усовершенствованные варианты схемы включения (Л.1, Л. 2).

На рисунке 1 в тексте показана схема еще одного варианта такого звонка.

Отличие от типовой в том, что звучание стало более спокойным и мягким, и при кратковременном нажатии на кнопку "ЗВОНОК" устройство полностью проигрывает музыкальный фрагмент. Резкость звука звонка, включенного по типовой схеме вызвана тем, что на динамическую головку, включенную в коллекторную цепь выходного транзисторного ключа, поступают однополярные прямоугольные импульсы тока. При том, такой сигнал богат высокочастотными гармониками, которые входя в резонанс с катушкой динамика и его механической системой, а также акустическим оформлением, придают музыкальному фрагменту не свойственную ему окраску. Кроме того, ток протекающий через звуковую катушку динамика содержит постоянную составляющую, которая смещает диффузор и уменьшает громкость звучания. В промежутках между различными участками музыкального фрагмента появляются громкие и резкие щелчки, вызванные перепадом этой постоянной составляющей.

Кроме того, работа транзистора в ключевом импульсном режиме на низкоомную нагрузку приводит к тому, что сопротивление транзистора в режиме насыщения оказывается значительно большим чем звуковой катушки динамической головки. Поэтому, значительная часть энергии тратится на нагревание транзистора, а не на раскачку диффузора.

Эти недостатки можно устранить, если динамик подключить к выходу транзисторного каскада через согласующий трансформатор, имеющий высокоомную первичную обмотку и низкоомную вторичную. Кроме того, включив параллельно первичной обмотке конденсатор мы получаем колебательный контур, настроенный на среднюю частоту музыкальных фрагментов. Наличие трансформатора согласует низкоомную катушку динамика с относительно высокоомным выходом ключа, а наличие резонансного контура сглаживает прямоугольные импульсы, делая их более близкими к синусоидальным и подавляет ненужные высокочастотные гармоники. Поскольку добротность контура не высокая, воспроизводятся все ноты, заложенные в музыкальный автомат.

Наличие резонанса в контуре приводит к тому, что напряжение на первичной обмотке трансформатора получается немного выше напряжения питания микросхемы, и это приводит к увеличению громкости звука.

Второй дефект типовой схемы состоит в том, что при кратковременном непродолжительном нажатии на кнопку "ЗВОНОК" мелодия звучит не до конца. Дело в том, что время звучания в этом случае определяется не продолжительностью музыкального фрагмента, а емкостью конденсатора блокирующего пусковую кнопку. В схеме, показанной на рисунке 1, с инверсного выхода микросхемы (вывод 14) импульсы через С1 поступают детектор на VD1 и VD2, поэтому на 13-м выводе микросхемы будет присутствовать единица все время, пока звучит музыкальный фрагмент.

Питается музыкальный звонок от бестрансформаторного источника питания на выпрямителе D8 и параметрическом стабилизаторе, состоящем из цепочки диодов VD4-VD7, на которых вместе падает 2-2,5В и гасящего реактивного сопротивления конденсатора С4. Конденсатор С2 сглаживает пульсации полученного постоянного тока.

В качестве основы для звонка используется трансляционный абонентский громкоговоритель "Этюд". Он имеет пластмассовый корпус, динамик и трансформатор. Все это используется в конструкции, кроме регулятора громкости, который исключается.

Большинство деталей звонка расположены на малогабаритной печатной плате, рисунок и монтажная схема которой приводится в тексте.

Плата сделана из гетинакса с односторонней фольгировкой. Можно использовать и другой фольгированный изоляционный материал, применяющийся для печатных плат. На плате не размещаются кнопки S1 и S2 (SK1 выводится на входную дверь) и трансформатор.

Микросхема может быть УМС-8 или УМС-7, дополнительные цифры (например УМС-8-08) говорят о музыкальном репертуаре микросхемы. Кнопки S1 и S2 располагаются на корпусе звонка, с помощью кнопки S1 можно выбрать мелодию для дальнейшего проигрывания, а кнопкой S2 можно остановить воспроизведение.

Конденсаторы С3 и С4 составлены каждый из двух параллельно включенных конденсаторов на 0,33 мкФ каждый, на монтажной схеме они отмечены как СЗ' СЗ" и С4' С4".

Выпрямительный мост КЦ405А можно заменить мостом, собранным из диодов КД105В или КД209В,Д226.

При отсутствии готовой основы можно использовать трансформатор от выходного каскада старого транзисторного приемника и любой динамик на 0,1-3 Вт.

Налаживание правильно собранного устройства из исправных деталей заключается в подборе номинала конденсатора С1 таким образом, что бы при нажатии на SK1 происходило полное однократное воспроизведение музыкального фрагмента. Если емкость С1 будет слишком велика автомат может воспроизводить мелодию несколько раз подряд. При необходимости можно подобрать более точно емкость СЗ, так чтобы тембр и громкость звучания были оптимальными.

Литература:

1. 'На микросхемах серии УМС". ж. Радио 12-1995, стр. 40-41.
2. 'Мелодичные квартирные звонки'. ж. Радиоконструктор 11-99, стр. 24-25.

Радиоконструктор 3/2001, с.28-29.