Еще недавно вы играли деревянными кубиками, такими же, какими играют почти все дети в мире. Но кубики уже перестали вас интересовать: это же игрушка для малышей. Поэтому мы предлагаем вам познакомиться с кубиками иного рода — с электронными.

Из деревянных кувиков вы строили дома, дворцы и башни, а из электронных можете без груда собрать, подбирая соответствующие кубики, радиоприемник, усилитель, музыкальный инструмент, распределительное устройство и т.п. Возможностей много, и каждый замысел можно тут же практически проверить. Собрать ту или иную схему очень просто, т.к. отдельные кубики можно соединять друг с другом при помощи штекеров. Имеются кубики различных размеров: меньше и больше, т.к. они содержат разное количество деталей (транзисторов, резисторов, конденсаторов). Каждый кубик выполняет определенную задачу: усиливает сигнал, регулирует его уровень, выпрямляет переменное напряжение и т.д.

Для кого предназначены наши электронные кубики? Практически для каждого. Их может сделать начинающий электрик-любитель для своих нужд; их может собрать старший, более опытный, для младшего. Но больше всего пользы могут принести кубики собранные коллективно в классе или, например, в кружке; тогда один комплект кубиков может служить многим.

На рис. 1 показано, как сделать и как потом соединять между собой кубики. Как видите, они сделаны в виде прямоугольников из толстой фанеры (напр., толщиной 8 мм). Ширина-всех кубиков одинакова, а длина различна и зависит от количества и размеров составляющих деталей. Нет смысла делать кубики миниатюрными, т.к. отдельные детали, входящие в схему соединений, должны отчетливо выделяться. Поэтому в показанной на рисунке модели ширина кубиков равна 110 мм. Кубики для коллективного пользования (в классе, в кружке и т.п.) могут быть еще большего размера. На рис. 1 видно, что все кубики соединены между собой одинаково: верхняя точка с верхней, нижняя с нижней и средняя — со средней. Используемые короткие штекерные провода не позволяют иначе соединить два кубика, что гарантирует правильную сборку и предохраняет от возможных повреждений. Таким образом электрическая схема всех кубиков одинакова: все нижние провода играют роль „массы” и одновременно „плюса” источника питания; верхние провода — это „минус” источника питания, а по средним проводам проходят сигналы (например, радиопередачи, звуки музыкального инструмента и т.п.).

Для соединения отдельных кубиков лучше всего использовать простые штекеры и гнезда, которые вы сможете сделать сами из доступных материалов (жесть из консервной банки, медная проволока диаметром 3 мм и др.). На рис. 2 показано, как сделать эти элементы и как их закрепить.
Кубик № 1 — звуковой генератор.

Это относительно простая электронная схема, вызывающая электрические колебания частотой 500 — 1000 Гц (0,5 — 1,0 кГц). Эти частоты находятся примерно в середине полосы, характерной для частоты человеческой речи; поэтому часто используются для исследования электроакустической аппаратуры, телефонных аппаратов и т.д. В нашем случае сигнал от звукового генератора будет использоваться для проверки работы схем, собранных из других кубиков. Принципиальная схема кубика № 1 (генератора) показана на рис. 3. Как видите, коллектор транзистора соединяется через цепочку звеньев “конденсатор — резистор” с собственной базой. Благодаря такой обратной связи транзистор сам себя возбуждает, направляя часть напряжения коллектора в контур базы. Эта схема создает синусоидальное напряжение (т.е. „чистый” тон) с частотностью, вытекающей из параметров резисторов и конденсаторов, одинаковых для обоих звеньев цепи. .Существует прямая зависимость: чем выше параметры этих элементов, тем генерируемый тон является более низким, более басистым. И наоборот — чем ниже параметры этих элементов, тем генерируемый тон является более высоким.

Это легко понять, т.к. меньшие емкость и сопротивление позволяют быстрее менять состояние системы, которая в данном случае имеет меньшую электрическую инерцию. Это происходит подобно тому, как толстая и длинная струна музыкального инструмента колеблется медленно и издает низкие тона, а тонкая и короткая колеблется быстро и издает высокие тона. Сигнал из коллектора транзистора подведен к выходу (средний штекер кубика) через разделительный резистор, который предохраняет схему от влияния других присоединенных к ней кубиков.

Для того, чтобы построить кубик № 1. нужны следующие детали:
— транзистор типа МП 25 или подобный 1 шт.
— конденсатор 0,1 — 0,33 мкФ произвольного типа 3 шт.
— резистор 1 кОм произвольной мощности 3 шт.
— резистор 100 кОм произвольной мощности 2 шт.
Когда у вас будут уже все детали, их надо расположить на бумажной полоске шириной 110 мм (если вы такую ширину приняли для ваших кубиков) и определить нужную длину кубика. На рис. 4 показано примерное расположение элементов кубика. Это только пример, и не надо его бескритично копировать. Ведь ваши детали могут иметь другие размеры и даже по-другому размещенные выводы (например, у конденсаторов). Как видите, действительное расположение элементов (рис. 4) напоминает принципиальную схему генератора (рис. 3). Это облегчит работу менее опытным юным любителям. Полученную таким образом схему размещения деталей нанесите на поверхность вырезанного из фанеры кубика и просверлите отверстия для выводов. Все выводы деталей системы пропустите на другую сторону и загните в нужном направлении так. чтобы можно было соединить всю схему при помощи паяльника. Слишком длинные концы обрежьте, а недостающие элементы соединений дополните при помощи отрезков провода. Это относится прежде всего к проводам массы и питания. На рис. 5 показан пример сделанного таким образом кубика (вид снизу).

Проверив, как действует готовый кубик, можно двумя шурупами прикрепить к нему „дно” из фанеры толщиной 3—4 мм. На рис. 5 крестиками показаны места для этих шурупов, выбранные таким образом, чтобы не нарушить электрической схемы кубика. Внимание! У кубика № 1 (генератора) с левой стороны нет штекеров. В этом случае они не нужны, т.к. этот кубик, являющийся источником сигнала, будет всегда находиться в начале цепи кубиков, присоединяемых к его правой стороне.

Эти кубики одинаковы. На рис. 6 показана схема такого кубика. Как видите, это очень простая схема. Имеются всего-навсего 3 провода, соединяющие соответствующие Друг другу точки в соседних кубиках. К проводу массы и к среднему сигнальному проводу присоединены гнезда, позволяющие контролировать сигнал (например, при помощи подключенного измерительного прибора, наушников, громкоговорителя и т.п.). Эти гнезда могут также служить для подключения какого-либо внешнего сигнала (например, из электропроигрывателя). Легко догадаться, что такой кубик можно подключить в любом месте цепи кубиков, т.к. он ни в чем не изменяет электрической схемы, удлиняя только провода между кубиками. На рис. 7 показан образец такого кубика. Так же1, как и в предыдущем случае, к готовому кубику стоит прикрепить дно. вырезанное из тонкой фанеры.

Соединяя друг с другом кубик № 1 (генератор) и кубик № 2 или такой же кубик № 3, проверьте, как работают сделанные вами штекеры и гнезда. Кроме того, стоит, конечно, проверить работу самого генератора. Для этого к крайним проводам кубика № 2 присоедините временно плоскую батарейку 4,5 В, обращая внимание на полюсы. Плюс батарейки (короткая полоска) присоедините к массе системы, т.е. к нижнему проводу нашего кубика, а минус (длинная полоска) — к верхнему проводу. К гнездам контрольного кубика (нижний и средний провод) присоедините наушники. Правильно выполненная и собранная схема (рис. 8) должна генерировать тон, который мы услышим в наушниках. Для контроля генератора следует пользоваться наушниками с полным сопротивлением не менее, чем несколько сотен Ом. Наушники с меньшим сопротивлением будут воспроизводить генерируемый тон слишком слабо.
Полный набор электронных кубиков состоит из 20 штук. В следующих статьях мы расскажем, как их сделать.

Журнал “Горизонты техники для детей” № 10-85г.