Zaloguj się
Wszystkie
13 kwietnia 2026
26
Kiedy zbliżają się święta lub czyjeś urodziny, elektronicy amatorzy często szukają małego, łatwego do zbudowania projektu, nadającego się na prezent. Uniwersalny urok, szczególnie dla naszych dzieci i wnuków, ma coś, co miga światełkami lub wytwarza przeróżne dźwięki. Pomoc początkującemu w zbudowaniu czegoś takiego to doskonały sposób na rozbudzenie w nim zainteresowania elektronicznym hobby.
Problemem bywa znalezienie odpowiedniego układu. Ostatnio podczas moich poszukiwań natknąłem się na „elektronicznego kanarka” zaprojektowanego przez Rona de Jonga. Projekt opublikowano w Electronics Australia w maju 1981 roku.
Niestety – układy CMOS z serii 74C użyte w oryginalnym projekcie nie są tak powszechnie dostępne jak układy z serii 74HC. Ponadto projekt oryginalny składał się z dużej kwadratowej płytki drukowanej wmontowanej w wielką prostokątną plastikową obudowę z aluminiowym panelem przednim, w dużym stopniu pustym. Czułem, że brakowało mu atrakcyjności wizualnej, która mogłaby przyciągnąć uwagę dzisiejszych młodych czytelników.
Przedstawiony tu projekt stanowi moją propozycję unowocześnienia układu. Zastosowałem układy z rodziny 74HC, a płytkę drukowaną przeprojektowałem tak, aby była bardziej zwarta i miała atrakcyjny kształt ptaka – czegoś pomiędzy przekarmioną papużką falistą a kukaburą!
Każdy współczesny producent płytek drukowanych oferuje do wyboru różne kolory maski lutowniczej. Ja wybrałem fioletowy, ale można też wybrać zielony, żółty lub czerwony (wszak pierwowzorem projektu był kanarek). Kolor soldermaski, kontrastujący z barwnymi paskami na rezystorach, sprawia, że ogólny efekt jest przyjemny i wesoły. Dzięki użyciu dwustronnej płytki drukowanej układ jest znacznie łatwiejszy w budowie niż jego pierwowzór z 1981 roku.
Usunąłem oryginalny duży i kosztowny głośnik o mocy 8 W i tranzystor sterujący na rzecz nowoczesnego niedrogiego głośnika piezoelektrycznego. Jest zamontowany z tyłu płytki drukowanej, wytwarza czysty dźwięk i... nie doprowadza rodziców do rozpaczy.
Oryginał wykorzystywał baterię 9 V, dość drogą, natomiast moja nowa wersja jest zasilana dwoma tanimi ogniwami AAA. Zasilanie 3 V przyczyniło się do znacznego zmniejszenia poboru prądu – do poniżej 2 mA.
Co sprawia, że ptaszek śpiewa?
Układ „śpiewającego ptaszka” składa się z dwóch niemal identycznych bloków po trzy sprzężone ze sobą generatory czyli układy wytwarzające zmieniające się napięcia. Każdy generator jest oparty na jednym z sześciu inwerterów Schmitta wchodzących w skład układu scalonego CMOS 74HC14.
Na wyjściu inwertera pojawia się niski poziom napięcia, gdy na jego wejściu panuje poziom wysoki – i odwrotnie. Do wyjścia dołączono rezystor R i kondensator C. W każdym generatorze wartości tych elementów są inne.
Po włączeniu zasilania kondensator jest rozładowany, zatem wejście inwertera znajduje się na potencjale masy (0 V), czyli ma niski poziom logiczny. Wskutek tego napięcie wyjściowe inwertera jest bliskie +3 V (wysoki poziom logiczny). Z wyjścia inwertera przez rezystor płynie prąd, a napięcie na kondensatorze zaczyna rosnąć.
Gdy napięcie na kondensatorze wzrośnie ponad poziom przejścia ze stanu niskiego w wysoki (w tym przypadku około 1,5 V), inwerter przełączy się w stan przeciwny. Zachodzi wówczas natychmiastowa zmiana napięcia wyjściowego na poziom niski, czyli prawie potencjał masy (0 V). Napięcie na kondensatorze zaczyna wtedy spadać, gdyż prąd przepływa z kondensatora przez rezystor do wyjścia inwertera. Gdy napięcie wejściowe spadnie poniżej poziomu przejścia ze stanu wysokiego w niski (około 0,7 V), napięcie wejściowe inwerter rozpozna jako niskie, a wyjście szybko przełączy się na poziom wysoki.
Cały cykl będzie się powtarzał. W efekcie na pinie wejściowym powstanie okresowe napięcie trójkątne wahające się między 0,7 V a 1,5 V. Na wyjściu inwertera wystąpi fala prostokątna o zakresie od około 0 V do 3 V. Częstotliwości obu przebiegów są identyczne, a okres jest proporcjonalny do iloczynu rezystancji R i pojemności C („stała czasowa”).
Podstawowy dźwięk „ptaszka” jest wytwarzany przez dwie grupy po trzy takie generatory połączone ze sobą. W każdej grupie trzech generatorów jeden z nich odpowiada za rytmiczne powtarzanie dźwięku, drugi naśladuje szybką modulację charakterystyczną dla ćwierkania, a trzeci wytwarza właściwy dźwięk. Generatory są wzajemnie połączone elementami biernymi, dzięki czemu ich przebiegi wpływają na siebie nawzajem.
Przebiegi wynikowe pokazano na rysunku. Na górze widzimy napięcie generatora „rytmu”, w środku – przebieg generatora „ćwierknięć”, a na dole – sygnał generatora tonowego.
W każdym generatorze równolegle do rezystora R jest dołączony szeregowy układ diody i drugiego rezystora, przez co rezystancje są różne dla ładowania i dla rozładowywania kondensatora, co zapewnia asymetryczny kształt fali prostokątnej.
W każdej grupie trzech generatorów mamy nieco inne wartości kondensatorów i rezystorów, a zatem grupy te wytwarzają dźwięki odrobinę się różniące. Przebieg każdej z grup steruje innym wyprowadzeniem głośnika piezoelektrycznego. W ten sposób w głośniku dochodzi do łączenia się tych dźwięków.
Układ jest zasilany z baterii. Składa się ona z dwóch ogniw 1,5 V połączonych szeregowo, co daje 3 V. Jest dołączona do układu poprzez wyłącznik zasilania S1. Napięcie baterii jest stabilizowane kondensatorem 100 μF, dzięki czemu napięcie to nie wykazuje krótkich wahań wywołanych zmieniającym się poborem prądu generatorów.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
