Исследовательская работа по физике на тему: "Прерывистая сирена"

Министерство образования  Республики Башкортостан

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение                                                 Зауральский  агропромышленный колледж

Исследовательская работа

Тема : Прерывистая сирена

Выполнил:      Елкибаев Фанис, обучающийся 2 курса.

      Научный руководитель:    Х.Я.Муталлапов, преподаватель физики .

г.Баймак  2017г.

                                                            Введение

     В жизни часто необходимо оповестить людей, что кто-то пришел  к ним во двор, на квартиру с визитом или в гости. Поэтому у входной двери на квартире или у входа  во двор люди устанавливают различные сигнализации, в частности сирену.

Сирена- этоэлектронный  имитатор .Звук, который он издает напоминает сирену пожарной машины или скорой  помощи. Встречаются сирены непрерывные,  прерывистые, когда звук плавно нарастает или спадает, а затем прерывается либо становится  однотональным  и  двухтональным ,в которых тональность звука периодически изменяется скачком. Наиболее интереснее  конечно, две последние разновидности сирен - прерывистая и двухтональная.  Часто в магазинах радиоэлектроники продаются различные сигнализации для установки у входных дверей для оповещения хозяев квартиры.  Самому сделать можно такую прерывистую  сигнализацию. .

                        Прерывистая  электронная сирена.

 На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор по схеме несимметричного мультивибратора. Простота схемы генератора объясняется использованием транзисторов разной структуры, что позволило обойтись без многих деталей, необходимых для постройки мультивибратора на транзисторах одинаковой структуры.

Колебания генератора, а значит, звук в динамической головке, появляются из-за положительной обратной связи между коллектором транзистора VT2 и базой VT1 через конденсатор С2. От емкости этого конденсатора зависит тональность звука.При подаче выключателем SA1 напряжения питания на генератор звука в головке еще не будет, поскольку на базе транзистора VT1 нет напряжения смещения. Мультивибратор находится в ждущем режиме.Как только нажимают кнопку SB1, начинает заряжаться конденсатор С1 (через резистор R1). Напряжение смещения на базе транзистора VT1 начинает возрастать, и при определенном его значении транзистор открывается. В динамической головке раздается звук нужной тональности. Но напряжение смещения возрастает, и тональность звука плавно изменяется до тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится. Продолжительность этого процесса равна 3…5 с и зависит от емкости конденсатора и сопротивления резистора R1.Стоит отпустить кнопку — и конденсатор начнет разряжаться через резисторы R2, R3 и эмиттерный переход транзистора VT1. Тональность звука плавно изменяется, и при определенном напряжении смещения на базе транзистора VT1 звук исчезает. Мультивибратор возвращается в ждущий режим. Продолжительность разрядки конденсатора зависит от его емкости, сопротивления резисторов R2, R3 и эмиттерного перехода транзистора. Она подобрана такой, что, как и в первом случае, тональность звука изменяется в течение 3…5 с.Кроме указанных на схеме, в имитаторе можно использовать другие маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. В крайнем случае подойдут и германиевые транзисторы — на месте VT1 могут работать МП37А, МП101, а вместо VT2 — МП42А, МП42Б с возможно большим статическим коэффициентом передачи. Конденсатор С1 — К50-6, С2 — МБМ, резисторы — МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125. Динамическая головка — мощностью 0,Г…1 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 6… 10 Ом (например, головка 0.25ГД-19, 0.5ГД-37, 1ГД-39). Источник питания — батарея «Крона» либо две последовательно соединенные батареи 3336. Выключатель питания и кнопка — любой конструкции.В ждущем режиме имитатор потребляет небольшой ток — он зависит в основном от обратного тока коллектора транзисторов. Поэтому контакты выключателя могут быть замкнуты длительное время, что необходимо, скажем, при использовании имитатора в качестве квартирного звонка. Когда же замыкаются контакты кнопки SB1, потребляемый ток возрастает примерно до 40 мА.

                   Изучение  сирены на уроках физики.

Изучение сирены из-за нехватки времени на уроках физики изучили  на внеклассных мероприятиях, в частности на кружке радиолюбителя. Я с удовольствием  изучал  дополнительную литературу, разбирал радиодетали  под наблюдением руководителя кружка, собирал схему.

         Взглянув на схему этого имитатора ,нетрудно заметить уже знакомый узел — генератор, собранный на транзисторах V3 и V4. По такой схеме был собран предыдущий имитатор. Только в данном случае мультивибратор работает не в ждущем, а в обычном режиме. Для этого на базу первого транзистора V3 подано напряжение смещения с делителя R6R7.

 
Итак, на транзисторах V3 и V4 собран генератор тона, задающий первую тональность звука. На транзисторах же V1 и V2 выполнен симметричный мультивибратор, благодаря которому получится вторая тональность звука.

Происходит это так. Во время работы мультивибратора напряжение на коллекторе транзистора V2 либо есть, либо пропадает почти полностью . Длительность каждого состояния одинакова — примерно 2 с (т. е. частота следования импульсов мультивибратора составляет 0,5 Гц). В зависимости от состояния транзистора V2 резистор R5 шунтирует либо резистор R6 (через последовательно соединенный с резистором R5 резистор R4), либо R7 (через участок коллектор-эмиттер транзистора V2). Напряжение смещения на базе транзистора V3 изменяется скачком, поэтому из динамической головки раздается звук то одной, то другой тональности.

Какова роль конденсаторов С2, СЗ? Они позволяют избавиться от влияния генератора тона на мультивибратор. При их отсутствии звук будет несколько искаженным. Включены же конденсаторы встречно-последовательно потому, что полярность сигнала между коллекторами транзисторов V1 и V2 периодически изменяется. Обычный оксидный конденсатор в таких условиях работает хуже, чем так называемый неполярный, для которого полярность напряжения на выводах не имеет значения. При включении двух полярных оксидных конденсаторов указанным способом образуется аналог неполярного конденсатора. Правда, общая емкость конденсатора становится вдвое меньше, чем каждого из них конечно, при одинаковой их емкости .

В этом имитаторе могут быть использованы детали таких же типов, что и в предыдущем, в том числе и источник питания. Для подачи напряжения питания подойдет как обычный выключатель с фиксацией положения, так и кнопочный, если имитатор будет работать в качестве квартирного звонка.

Часть деталей смонтирована на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Монтаж может быть и навесным, выполненным обычным способом — с использованием монтажных стоек для подпайки выводов деталей. Плату размещают в подходящем корпусе, в котором устанавливают динамическую головку и источник питания. Выключатель размещают на передней стенке корпуса или крепят вблизи входной двери .
Как правило, смонтированный без ошибок имитатор начинает работать сразу. Но при необходимости его нетрудно подрегулировать для получения более приятного звучания. Так, тональность звука можно несколько понизить увеличением емкости конденсатора С5 или повысить уменьшением ее. Диапазон изменения тональности зависит от сопротивления резистора R5. Продолжительность звука той или иной тональности можно изменить подбором конденсаторов С1 или С4.

Собрав всю схему и радиодетали на плате ,проверив надежность крепления деталей и удостоверившись техники безопасности, сделанной работы можно включать в сеть .Руководитель кружка постоянно находится в контакте с мной  и помогает в сборке  радиосхемы. Выполненную работу, перед другими обучающимися  демонстрировали на внеклассных мероприятиях по физике или на выставках по научному творчеству в Зауральском агропромышленном колледже.

                       Выводы и заключения.

 Прерывистая электронная сирена необходима  в жизни для оповещения  людей. Сирена предупреждает, кто  пришел с визитом. Дома маленькие дети при издании звуков сирены не боятся, так как звучит прерывисто и плавно. Можно прерывистую сирену установить на даче, на частной легковой автомашине и она прочно вошла в жизнь для людей, как и сотовый телефон. Она выходит дешевле и конечно же экономно. Также данную сирену можно изготовить их подручных средств т.е их старых радио приборов на внеклассном мероприятии.. Старые детали радиоузлов можно найти в магазине «Электроника», в радиомастерских .Прерывистая электронная сирена является ,как-бы дополнением после изучения темы по физике  электромагнитные колебания и изучения принципа радиосвязи...Первым в мире радиосвязь применил русский изобретатель радио А.С,Попов. 7 мая 1895 году Принцип радиосвязи заключается в следующем. ,Переменный электрический  ток высокой частоты ,созданный в передающей антенне ,вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны ток той же частоты ,на которой работает передатчик .Радиотелефонная связь осуществляется следующим образом .Высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором ,модулируются колебаниями низкой (звуковой) частоты .Антенна передающей станции излучает модулированную электромагнитную волну. .В радиоприемнике модулированные высокочастотные колебания преобразуются в колебания низкой  частоты. Этот процесс называют детектированием. С помощью электромагнитных  волн осуществляется радиосвязь, радиовещание, радиолокация, космическая связь и др.

В нашей стране создается Единая  автоматизированная система связи. Для этого развиваются ,совершенствуются и находят новые области применения различные технические средства связи.

Данные исследования по физике побуждают у молодежи  интерес к изучению дисциплины и техническому творчеству.

                              Используемая   литература :

 1.Б Иванов Б.С.   Электронные  самоделки. М.Просвещение 2004г.

 2.Борисов В.Г. Юный  радиолюбитель-М. Радио и связь  2003г.

 3.Ежемесячный научно-технический журнал «Радио-конструктор».2008г.

]