Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 04

При этом подпружиненность каждого ящика (3) обеспечивается двумя выгнутыми вверх металлическими или пластиковыми пластинами (8) и в таком положении закрепленными возле боковых стенок нижерасположенного ящика (3) посредством установки концов пластин (8) в скобки (9), прикрепленные к задней и передней стенкам ящиков (3).

Все верхние, т. е. ящики (3), располагаемые выше среднего роста человека, скреплены вместе подвижной связью (1), выполненной с возможностью фиксации в определенной позиции, например, путем наматывания на держатель (11), установленный на передней кромке одной из боковых стенок (2) шкафа.

Для удобства наблюдения содержимого ящика (3) в его передней стенке сделан вырез (12). Подвижная связь (10) может быть выполнена, например, в виде шнура или цепочки, жестко прикрепленной к ящику 3 и к последующим верхним ящикам. При сборке шкафа на внутренних поверхностях боковых стенок 2 вертикально закрепляют профильные полозья 4 (см. фиг. 2), в пазы 5 которых вставляют направляющие ролики 6 ящиков 3. В таком состоянии ящики 3 могут свободно перемещаться вверх и вниз посредством качения роликов 7 в пазах 5 полозьев 4.

Затем в каждом ящике 3, возле его боковых стенок вставляют в переднюю и заднюю стенки ящиков 3 скобки 9, в которые в свою очередь вставляют концы упругих пластин 8. В таком положении они выгибаются вверх и обретают упругость, а каждый опирающийся на вершину согнутой пластины 8 верхний ящик 3 приобретает свойство подпружиненности.

При эксплуатации шкафа пользователи не испытывают неудобств, чтобы достать содержимое ящиков, расположенных выше 1,5 м.

При необходимости обратиться к содержимому ящиков 3, расположенных выше 1,5 м, пользователь берет рукой конец гибкого шнура (цепочки) 10 и тянет его вниз. Верхние ящики, соединенные шнуром 10 (см. фиг. 1), сжимают пластины 8 всех нижних ящиков 3.

При этом межъящичное пространство уменьшается и ящики 3 сдвигаются вниз. Нужный ящик 3 на удобном для пользователя уровне фиксируют, наматывая конец шнура 10 на держатель 11 или, в случае использования цепочки, ее фиксируют на держателе 11 одним из ее звеньев.

По окончании работы с содержимым ящика 3 конец шнура 10 снимают с держателя 11 и отпускают. Ящики 3 за счет распрямления пластин 8 поднимаются и занимают свое первоначальное положение.

Таким образом, в предложенной конструкции мебельного шкафа достигается технический результат — улучшение условий эксплуатации.

Заявленный шкаф может быть сделан на любых предприятиях мебельной промышленности, что соответствует критерию его патентоспособности — промышленная применимость.

(Продолжение следует)

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Усилитель низкой частоты

В прошлом номере журнала мы рассказали об усилителе мощности звуковой частоты (УМЗЧ), рассчитанном на вполне конкретные параметры: напряжение питания, сопротивление громкоговорителя или телефонов, выходную мощность. А как быть, если эти параметры вас не устраивают и вам хотелось бы построить УМЗЧ с другой выходной мощностью (возможно, гораздо большей) и другим напряжением питания? Искать описание другой конструкции? Мы предлагаем другой путь — рассчитайте УМЗЧ сами, в соответствии с вашими требованиями! А что касается схем усилителей, то они довольно стандартны, и лишь иногда требуется незначительная коррекция, описание которой несложно найти, посмотрев материалы других разработок.

Стандартным, в частности, стало построение выходного каскада на комплементарной паре транзисторов с разной проводимостью: p-n-p и n-p-n. Упрощенная схема каскада с однополярным питанием (+Uп относительно общего провода) дана на рисунке 1.

По сути, он является двухтактным эмиттерным повторителем, и его выходное напряжение (точка В) в точности повторяет входное (точка А). Но при однополярном питании входное напряжение не может быть отрицательным, иначе работоспособность каскада нарушится — транзистор VT1 будет полностью заперт, a VT2 открыт. Поэтому на вход должна быть подана «подставка» — постоянная составляющая напряжения, равная половине напряжения питания, а на нее уже наложен звуковой сигнал (осциллограмма на схеме слева).

Форма напряжения в точке В такая же, но на громкоговоритель нужно подать только звуковой сигнал, поэтому нужен разделительный конденсатор С1 большой емкости.

Он заряжается до половины напряжения питания и снимает «подставку», не препятствуя прохождению колебаний звуковой частоты. Осциллограмма напряжения на громкоговорителе (в точке С) отображает колебания звуковых частот, положительные и отрицательные относительно общего провода.

Теперь мы можем связать напряжение питания Uп, сопротивление нагрузки (громкоговорителя) Rн и выходную мощность Рн простыми формулами. Как видим, амплитуда колебаний в точке С (осциллограмма справа) не может превзойти Uп/2. Тогда максимальная амплитуда тока через громкоговоритель, по закону Ома, равна Uп/2Rн. Мощность переменного тока равна половине произведения амплитуд тока и напряжения, поэтому Рн = Uп∙2/4Rн.

Таким образом, максимальная (пиковая) мощность УМЗЧ полностью определена напряжением питания и сопротивлением громкоговорителя. Поясним примером УМЗЧ автомобильного приемника или магнитолы. Напряжение питания 12 В, сопротивление нагрузки 4 Ома. Амплитуда напряжения ЗЧ составит 6 В, амплитуда тока — 1,5 А. Максимальная выходная мощность — 4,5 Вт.

Для тех, кто слабо знаком с измерениями на переменном токе, поясним, что различают эффективные и амплитудные значения переменных напряжения и тока. Пользуясь эффективными значениями, мощность определяют так же, как и на постоянном токе, простым перемножением напряжения и тока. Но эффективное значение составляет лишь 0,707 от амплитудного. Например, напряжение сети 220 В — это эффективное значение. А амплитуда сетевого напряжения в вашей розетке превосходит 300 В. Но мощность, выделяемая переменным током, быстро изменяется от нуля при переходе переменного напряжения через нуль до максимума на пиках. Потому-то приходится вводить коэффициент 1/2 при расчете мощности через амплитудные значения.

Вы можете использовать приведенные данные и для самодельного домашнего усилителя с 12-вольтовым питанием. Когда-то такие усилители с единственным динамиком вполне устраивали владельцев и «Москвичей» и «Жигулей». Времена меняются, требования растут, теперь и домоседы и автомобилисты хотят все больших мощностей, хотя, на взгляд автора, вряд ли это чем-нибудь оправдано.

В домашних усилителях повышают напряжение питания, и выходная мощность растет пропорционально его квадрату, то есть весьма быстро. Так при 24 В получается уже 18 Вт, а при 36 В — 40 Вт.

В автомобиле с его стандартным 12-вольтовым аккумулятором напряжение питания усилителя повысить трудно и дорого — нужен специальный преобразователь. Стали искать другие возможности, в частности, разработали громкоговорители с сопротивлением 2 Ом. Это позволило повысить мощность УМЗЧ до 9 Вт, но КПД упал, поскольку возросли потери в соединительных проводах. Нашли другой, более изящный, путь повышения выходной мощности вчетверо при тех же напряжении питания и сопротивлении нагрузки.

Речь идет о мостовом УМЗЧ, представляющем собой, по сути, два одинаковых усилителя, питаемые сигналом в противофазе и присоединенные к двум выводам громкоговорителя (рис. 2).

Когда один усилитель отрабатывает положительную полуволну ЗЧ и напряжение в точках А и В приближается к напряжению питания, другой усилитель отрабатывает отрицательную и напряжение в точках С и D приближается к нулю. В результате амплитуда напряжения на громкоговорителе возрастает вдвое, до 12 В, а выходная мощность вчетверо — до 18 Вт.

И еще одно достоинство: поскольку постоянная составляющая напряжений в точках В и С одинакова (половина напряжения питания), разделительный конденсатор большой емкости оказывается не нужен. По мостовой схеме построены УМЗЧ большинства современных автомагнитол.

Следующий этап проектирования вашего собственного усилителя — выбор транзисторов для оконечного каскада по их предельно допустимым параметрам. Коллекторное напряжение должно быть не меньше напряжения питания, а допустимый ток — не меньше амплитуды тока в нагрузке.

А мощность, рассеиваемая выходными транзисторами, должна быть, по крайней мере, не меньше, чем выходная мощность усилителя. Ранее выпускали довольно много германиевых транзисторов средней и большой мощности, и среди них удавалось выбрать подходящие. Теперь они сняты с производства, и приходится использовать кремниевые. Они менее подходят для УМЗЧ, поскольку у них выше порог открывания (0,5 В вместо 0,15 В) и потому труднее устранить искажения типа «ступенька».