Существует немало электрифицированных игрушек, работающих от гальванических элементов и батарей. Но в определенный момент энергия такого источника питания иссякает и его требуется заменять. Если же элементов или батарей нет в продаже, игрушка перестает действовать.

Чтобы подобного не произошло и игрушка всегда была работоспособна, нужно построить для ее питания предлагаемый выпрямитель, позволяющий не только регулировать выходное напряжение, но и изменять его полярность. Это бывает нужно для движущихся игрушек, например, для железной дороги. Тогда скорость и направление движения паровоза и вагончиков можно задавать ручкой выпрямителя.

Разобраться, почему так происходит, поможет схема выпрямителя. Собственно, сам выпрямитель, как узел конструкции, собран на диодном блоке VD1 по двухполупериодной схеме со средней точкой. Диодный блок подключен ко вторичной обмотке понижающего трансформатора, состоящей из двух последовательно соединенных одинаковых обмоток, образующих общую обмотку со средним выводом — это и есть средняя точка выпрямителя. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсаторами С1, С2, соединенными последовательно и подключенными к средней точке. В итоге на выходе выпрямителя получается разнополярное постоянное напряжение, составляющее 12 В относительно средней точки (будем считать ее общим проводом). Иначе говоря, на плюсовом выводе конденсатора С1 будет напряжение плюс 12 В относительно общего провода, а на минусовом выводе конденсатора С2 — минус 12 В.

Но ведь такое напряжение не подашь на любую игрушку — каждая из них требует своего питания. Поэтому к конденсаторам подключены электронные регуляторы, управляемые снимаемым с движка переменного резистора К1 напряжением. Каждый регулятор составлен из двух транзисторов (VT1, VТ2 и VТ4, VТ5), образующих так называемый составной эмиттерный повторитель. В среднем положении движка резистора напряжение на нем будет близко к нулю относительно общего провода. Поэтому транзисторы регуляторов закрыты, напряжения на гнездах разъема ХS1 нет.

Когда движок переменного резистора перемещают вниз по схеме, транзисторы VT1, VТ2 остаются закрытыми, а VТ4 и VТ5 открываются. На выходе конструкции (разъем ХS1) появляется минусовое напряжение (на верхнем по схеме проводнике разъема по отношению к нижнему). Причем чем ближе к нижнему выводу переменного резистора находится движок, тем больше выходное напряжение.

Если же начать перемещать движок переменного резистора от среднего положения к верхнему по схеме выводу, произойдёт обратная картина — открываться будут транзисторы VT1, VТ2 и на выходе конструкции появится плюсовое напряжение.

А какова роль транзисторов VТЗ и VТ6? На них выполнены устройства защиты от перегрузки или короткого замыкания. Пока протекающий, например, через резистор R4 ток находится в определенных пределах (в нашем случае — до 350 мА), транзистор VТЗ закрыт. Как только ток нагрузки превысит заданное значение либо произойдет короткое замыкание между выходными, проводниками, падение напряжения на резисторе R4. возрастет и транзистор VТЗ откроется. Эмиттерный переход составного транзистора (участок между базой транзистора VТ2 и эмиттером транзистора VТ1) будет зашунтирован, и транзистор почти закроется. Выходной ток конструкции резко ограничится. Вновь напряжение появится только после устранения перегрузки или замыкания.

Постоянные резисторы — МЛТ-0,125 (R2, RЗ) и МЛТ-0,5 (R4, R5), переменный R1 — СПЗ-23а (ползунковый) с линейной характеристикой. Подойдет, конечно, и обычный резистор СП-1 с такой же характеристикой и сопротивлением 3,3—10 кОм. Оксидные (электролитические) конденсаторы — К50-6, К50-16 или другие, на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме. Транзисторы — любые из указанных на схеме серий. Вместо транзисторов КТ816, КТ817 подойдут соответственно КТ814, КТ815. Диодный блок КЦ405Е можно заменить на КЦ402Е или четырьмя диодами серий КД208, КД209.

Понижающий трансформатор может быть ТС10-3, ТП20-14 или любой другой, мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на вторичных обмотках 8—12 В при токе нагрузки не менее 0,7 А (700 мА).

Детали конструкции монтируют на печатной плате, но при отсутствии возможности изготовить такую плату вполне допустим обычный навесной монтаж, при котором на плате из изоляционного материала укрепляют шпильки из толстого медного провода и подпаивают к ним выводы деталей. Шпильки же в дальнейшем соединяют между собой монтажным проводом в изоляции в соответствии со схемой. Транзисторы VТ1 и VТ5 устанавливают на металлические пластины (радиаторы) общей площадью поверхности около 35 см2, которые крепят к плате винтами.

Плату размещают в корпусе размерами 130X110X45 мм, через прорезь в верхней панели которого выходит движок переменного резистора. Через отверстия в задней стенке корпуса выводят шнур питания с сетевой вилкой ХР1 на конце и выходные проводники с розеткой ХS1. К розетке подключают провода питания игрушки.

Если все детали исправны и смонтированы без ошибок, выпрямитель налаживания не потребует. Ток срабатывания защиты зависит от сопротивления резисторов R4 и R5. Его можно увеличить с 350 до 500—600 мА уменьшением сопротивления указанных резисторов до 1,2—1 Ом. При этом неизбежно придется увеличить площадь радиаторов транзисторов VТ1 и VТ5 до 50—60 см.

По материалам журнала "Мастерок"