Snelle brandgenerator: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Degenen die het geluid van snel geweervuur voor speelgoed moeten reproduceren, zijn misschien geïnteresseerd in het huidige apparaat. Je kunt verschillende geweergeluiden horen op www.soundbible.com en je realiseert je dat een geweergeluid bestaat uit een 'knal' gevolgd door een 'gesis' (althans, dat was mijn indruk). De 'knal' wordt veroorzaakt door de hogedrukgassen die plotseling uit de loop vrijkomen, en het 'gesis' - door de kogel die in de lucht beweegt. Mijn apparaat reproduceert beide componenten redelijk goed voor speelgoed (ik zou aandringen op deze definitie omdat het niet mijn bedoeling was om het geluid te repliceren), en is eenvoudig, bestaande uit 4 transistors, één IC en enkele passieve elementen. De video laat je het resultaat zien.

Stap 1: Circuit uitgelegd

Het circuit wordt getoond in de bijgevoegde foto's. De astabiele multivibrator gebouwd met Q1 en Q2 produceert een blokgolf, waarvan de periode T wordt berekend als

T = 0,7*(C1*R2 + C2*R3)

Een gedetailleerde beschrijving van de werking van een astabiele multivibrator vindt u hier: www.learnabout-electronics.org/Oscillators/osc41….

De mark-to-space ratio* wordt gekozen als 1:1, dan C1 = C2, R2 = R3, en de golffrequentie wordt berekend als

f= 1/1,4*CR

Ik koos de frequentie gelijk aan 12 Hz, wat 720 ‘shots’ per minuut geeft, en de capaciteit gelijk aan 1 microfarad (uF). De weerstand wordt dan berekend als

R = 1/1,4*fC

De berekende waarde is 59524 Ohm, ik gebruikte 56K-weerstanden omdat ze het dichtst bij waren. De frequentie is in dit geval 12,76 Hz (765 ‘shots’ per minuut).

*De verhouding tussen de duur van het positieve amplitudegedeelte van een blokgolf en de duur van het negatieve amplitudegedeelte.

De multivibrator heeft twee uitgangen: Out 1 en Out 2. Als Out 1 HOOG is, is Out 2 LAAG. De mark-to-space-verhouding is 1: 1, de duur van 'knallen' en 'sissen' is gelijk; het circuit kan echter worden aangepast om zowel deze verhouding als de periode van de golf te wijzigen om het geluid naar wens aan te passen. Door de bovenstaande link te volgen, vindt u die gewijzigde circuits.

Het signaal van de Out 1 wordt naar de basis van T4 (voorversterker) gevoerd via een spanningsdeler bestaande uit R8, R9 (trimmer) en R10. Met deze functie kun je de sterkte van de 'knal' aanpassen om het meest 'natuurlijke' (naar jouw mening) geluid te vinden. Je kunt deze weerstanden ook vervangen door een 470K trimmer om het geluid op elk moment naar wens te kunnen aanpassen. In dit geval zou je, voordat je voor de eerste keer spanning op het circuit aanbrengt, kunnen overwegen om de as van de trimmer naar de middenpositie te draaien, omdat deze vrij dicht bij de positie is die een 'natuurlijk' geluid geeft.

Van de collector van T4 komt het signaal naar de ingang van de eindversterker gebouwd met een IC LM386; het versterkte signaal komt naar de luidspreker.

Het signaal van de Out 2 komt naar de zender van T3. Dit is een NPN-transistor; er wordt echter een positieve spanning aangelegd aan de basis-emitterovergang van de transistor. Wanneer deze sperspanning de waarde 'doorslagspanning' overschrijdt (6V voor een 2N3904, de emitterstroom is 10uA), treedt een fenomeen op dat 'lawinedoorslag' wordt genoemd: vrije elektronen versnellen, botsen met atomen, laten andere elektronen vrij en een lawine van elektronen wordt gevormd. Deze lawine produceert een signaal met een gelijke intensiteit op verschillende frequenties (lawineruis). Meer details vind je in de Wikipedia-artikelen ‘Electron lawine’ en ‘Avalanche breakdown’. Dit geluid speelt de rol van 'sissen' in mijn apparaat.

De emitterstroom van T3 kan worden geregeld met de trimmer R5 om de daling van de batterijspanning in de loop van de tijd te compenseren. Als de accuspanning echter onder de doorslagspanning (6V) komt, zal het lawinegeluid niet optreden. Je kunt R5 en R6 ook vervangen door een 150K trimmer. (Ik had er geen direct beschikbaar, daarom heb ik een gecombineerde weerstand gebruikt). In dit geval moet u, voordat u voor de eerste keer spanning op het circuit aanbrengt, de as van de trimmer draaien naar de positie die overeenkomt met de maximale weerstand om overmatige stroom door de emitter van T3 te voorkomen.

Van de zender van T3 komt het signaal naar de ingang van de eindversterker gebouwd met een IC LM386; het versterkte signaal komt naar de luidspreker.

Stap 2: Lijst met componenten en hulpmiddelen

Q1, Q2, Q3, Q4 = 2N3904

IC1 = LM386

R1, R4, R11 = 2,2K

R2, R3 = 56K

R5 = 47K (trimmer)

R6, R10 = 68K

R7 = 1M

R8 = 330K

R9 = 10K (trimmer)

C1, C2, C6 = 1 uF (microfarad), elektrolytisch

C3, C4 = 0,1 uF, keramiek

C5, C8 = 100 uF, elektrolytisch

C7 = 10 uF, elektrolytisch

C9 = 220 uF, elektrolytisch

LS1 = een 1W luidspreker, 8Ohm

SW1 = een momentschakelaar, bijvoorbeeld een drukknop

B1 = een 9V batterij

Opmerkingen:

1) Vermogenswaarden van alle weerstanden zijn 0,125 W

2) Spanningen van alle condensatoren zijn minimaal 10V

3) R5 en R6 kunnen worden vervangen door een trimmer van 150K

4) R8, R9 en R10 kunnen worden vervangen door een trimmer van 470K

De schakeling is gebouwd op een stuk printplaat 65x45 mm, verbindingen worden gemaakt door draden. Om het circuit te bouwen, heb je een soldeerpistool, soldeer, draden, een draadknipper, een pincet nodig. Om het circuit tijdens experimenten van stroom te voorzien, heb ik een DC-adapter gebruikt.

Stap 3: Fysieke regeling

De printplaat, de luidspreker en de batterij kunnen in een trommel worden geplaatst, waarvan de grootte evenredig moet zijn met de totale grootte van het speelgoed. In dit geval moet het formaat en de vorm van de printplaat zodanig zijn dat de print in de trommel past. Deze oplossing is handig als je al speelgoed hebt dat een machinepistool met trommelvoeding voorstelt, bijvoorbeeld een 'Tommy' die in veel projecten op deze site wordt getoond.

Het is ook mogelijk om het bord in het hoofdgedeelte van het speelgoed te plaatsen, vooral als je een model maakt van een modern aanvalsgeweer met een rechthoekige feeder. In dit geval zou een kleine luidspreker in de ‘sub-barrel granate launcher’ van het ‘gun’ kunnen worden geplaatst. Het is duidelijk dat de schakelaar SW1 moet worden geplaatst waar de trekker van een echt pistool zich bevindt.

Stap 4: Werkelijke presentatie

Wat je in de video en de foto's ziet, is geen echt speelgoed, het is gewoon een manier om je mijn apparaat beter in actie te laten zien. Het geluid is ook beter wanneer de luidspreker in een behuizing is geplaatst. Daarom downloadde ik een plaatje van een ‘Tommy’, drukte het af, plakte het op een stuk karton, knipte het uit, maakte een trommeltje voor de luidspreker. Ik maakte de voor- en achterkant van de trommel van 4 mm dik multiplex; om het zijoppervlak te maken, gebruikte ik dunne stroken triplex gedrenkt en gevormd op een cilinder met de juiste diameter.