Лазерный меч своими руками
В этой статье будет рассказано, как сделать
световой меч своими силами. Приведены необходимые электронные схемы,
фотографии деталей и электронных блоков. Изготовление меча по
изложенному ниже описанию довольно трудоёмко. Если Вы не мастер –
джедай, и не имеете в качестве наставника мастера – джедая, то Вам будет
трудно. Для изготовления светового меча нужно хорошее умение паять
электронные схемы и определённые слесарные навыки. Если Вы не имеете
этих навыков и не желаете их приобретать в процессе работы, то Вам лучше
не браться за эту работу. Если Вы всё же решили сделать самостоятельно
световой меч, то доведите дело до конца. Желаем Вам успехов. Да пребудет
с Вами СИЛА !
Фото.4 Два меча (выключенные) при солнечном свете.
2. Основные идеи разработки и функции светового меча.
Мы
хотели сделать световые мечи, которые были бы очень похожи на световые
мечи, показанные в фильмах "Звёздные войны”. Для этого лезвие световых
мечей, конечно, должно ярко сиять, причём одинаково на всём своём
протяжении. Свечение лезвия наших мечей создаётся гирляндами
светодиодов. Также мечи должны издавать звуки, подобные тем, что мы
слышим в фильмах, и которые можно ожидать от "раскалённого плазменного
шнура”. Наши мечи могут издавать шипение и/или гудение. Для озвучивания
используются миниатюрные динамики, встроенные в гарду меча.
Известны
серийно выпускаемые световые мечи Hasbro и MR Force FX. Они сделаны на
основе полупрозрачных трубок из поликарбоната. Внутрь этих трубок
помещён один мощный светодиод (в основание лезвия) или несколько
десятков светодиодов меньшей мощности.
Основными недостатками
серийно выпускаемых световых мечей является недостаточно высокая яркость
свечения лезвия, хрупкость и тяжесть лезвия. Эти мечи не предназначены
для "сайберфайтинга”.
Для "сайберфайтинга” обычно используют
"тренировочные” мечи в виде трубок из дюралюминия, обмотанных мягким
материалом. Для придания "света” и "цвета” этим мечам тренировочные мечи
обматываются отражающим "голографическим” покрытием или цветным
скотчем.
Согласно нашему замыслу, наши мечи должны быть пригодны
для "сайберфайтинга”. То есть, должны быть достаточно крепкими, чтобы
допускать удары (конечно, не слишком сильные) лезвиями друг о друга.
Конечно, наши мечи предназначены больше для показательных выступлений,
чем для тренировок. Ведь подвергая мечи многочисленным и сильным ударам,
мы рискуем в конечном итоге их всё-таки сломать. Проводить
тренировочные поединки лучше "тренировочными” мечами в виде обмотанных
трубок из дюралюминия.
Рис.5 Схема конструкции лезвия светового меча.
Схема
строения лезвия нашего светового меча показана на рис.5. Механической
основой лезвия нашего светового меча является рапира из дюралюминия
(крест в поперечном сечении). В четыре угловые ниши этой рапиры
приклеиваются гирлянды из светодиодов. Светодиоды располагаются в 4 ряда
(вдоль каждого из 4-х углов крестообразной рапиры). Таким образом,
светодиоды почти не выступают за контуры квадрата, описывающего
крестообразный дюралюминиевый профиль (в поперечном сечении). Это служит
их надёжной защитой от ударов. На конце крестообразное дюралюминиевое
лезвие закрывается защитным кружком из оргстекла. Это делается для
безопасности. Защитный кружок изготовлен из прозрачного материала, чтобы
выводить свет светодиодов в мягкий наконечник из пенополиэтилена. Таким
образом, лезвие освещается светодиодами одинаково на всём протяжении,
включая "остриё” лезвия.
Лезвие меча
должно быть как можно более лёгким. Ведь мечи используются для
"сайберфайтинга”, и должны имитировать невесомое "лезвие” светового меча
из фильмов. Крестообразная рапира из дюралюминия в качестве
механической основы как нельзя лучше служит этой цели. Описанная
конструкция лезвия достаточно прочна и в то же время легка.
Снаружи
лезвие плотно обёртывается 2-3-мя слоями пенополиэтилена, и затем
обматывается прозрачным скотчем. Пенополиэтилен служит для придания
мягкости, для смягчения ударов, для защиты светодиодов от ударов. На
конце лезвия меча делается достаточно большой и мягкий наконечник из
того же полупрозрачного пенополиэтилена (см. фото.4, рис.5). Это чтобы
было безопасно.
Так как пенополиэтилен полупрозрачен, он хорошо
рассеивает свет светодиодов. Благодаря этому свечение лезвия становится
гораздо более равномерным вдоль своей длины. Также пенополиэтилен очень
лёгок и не утяжеляет лезвие. Это тоже очень важно. Конечно, при свечении
видны отдельные светодиоды сквозь полупрозрачную оболочку, но это не
бросается в глаза и практически не заметно с большого расстояния.
Крестообразный
дюралюминиевый каркас лезвия (рапира) перед установкой светодиодов
оклеивается блестящей фольгой, чтобы он хорошо отражал свет. Это
необходимо для того, чтобы свет не терялся напрасно на рапире, которая,
хотя и имеет металлический блеск, всё же далеко не так хорошо отражает
свет, как фольга. При малых потерях света на отражении от рапиры 4 ряда
светодиодов обеспечивают большую яркость, почти такую же, как если бы
все 4 ряда светодиодов находились в одной полупрозрачной оболочке (без
рапиры в середине).
В эфесе (ручке) меча размещаются электронные
схемы и аккумуляторы. Гарда (защитный кружок) на переднем конце эфеса у
основания лезвия служит не столько для защиты рук, сколько для
размещения динамиков, кнопок и других элементов управления. На самом
деле гарды у световых мечей быть не должно, как мы знаем из фильмов. Но с
практической точки зрения она полезна для защиты рук. Ведь наши мечи
предназначены для "сайберфайтинга”. Кроме того, наличие гарды позволяет
разместить в ней динамики, кнопки и другие важные детали меча. Это
делает всю конструкцию меча простой, сильно облегчает сборку, делает
пригодной для разборки и, при необходимости, ремонта.
Яркость
лезвия определяется тем, сколько можно поставить светодиодов. А это
зависит от числа и ёмкости аккумуляторов. Набор аккумуляторов не должен
быть большим по размеру и должен помещаться в эфесе (ручке) меча. Это
ограничивает число и ёмкость аккумуляторов. Реально разместить 4-6 Ni-MH
аккумуляторов типа AA 1.2 В "GP2700”. Эти аккумуляторы обеспечат
свечение примерно около 100-150 сверхярких светодиодов диаметром 5 мм в
течение примерно 30 минут.
Конечно, мощность нашего меча не
настолько велика, чтобы он ярко сиял днём на солнечном свету. Он хорошо
смотрится в сумерках и особенно хорошо и эффектно в темноте. В темноте
два меча хорошо освещают бойцов, пол (землю) и окружающие предметы в
радиусе нескольких метров. При ярком солнечном освещении наш меч
смотрится не так эффектно. Но всё же его свечение хорошо заметно и в
этих условиях.
Сделать световой меч настолько ярким, чтобы он
сиял как в фильмах среди ясного дня, на солнечном свету, по-видимому,
нереально при имеющихся на сегодняшний день и доступных аккумуляторах. В
принципе, такую яркость можно обеспечить, поставив ещё большее число
светодиодов, чем это сделано в наших мечах. Но аккумуляторы тогда будут
слишком быстро разряжаться.
Нами были изготовлены два меча –
красный и синий (фото.4). Они различаются по числу светодиодов и
несколько отличаются по электронным схемам. В синем мече установлено 96
синих светодиодов, которые образуют 8 гирлянд (по две на одну сторону
рапиры). В красном мече установлено 76 красных светодиодов, которые
образуют 4 гирлянды (по одной на сторону рапиры). Каждая пара гирлянд
питается одной схемой (блоком питания) светодиодов. Поэтому таких схем 4
в синем мече и 2 в красном. Синий меч потребляет в два раза больше
энергии, чем красный, его аккумуляторы разряжаются в два раза быстрее.
На вид мечи примерно одинаковы по интенсивности свечения. Красный меч
издаёт только шипящий звук. Синий меч издаёт шипение, но по желанию
может быть переключён в другой режим. В этом другом режиме меч шипит, но
если меч сотрясать (или ударять о другой меч), то начинается гудение,
которое продолжается определённое время, затем прекращается. В остальном
мечи одинаковы.
Красный меч можно было бы без особого труда
сделать в два раза более ярким, удвоив число светодиодов. Тогда он имел
бы в своём составе 152 светодиода, 8 гирлянд и потреблял бы при этом
столько же мощности, что и синий меч. Но тогда бы красный меч выглядел в
два раза ярче, чем синий меч. Этого мы не могли допустить, чтобы не
дать преимущества "ситхам”.
Таблица 1. Основные характеристики световых мечей.
3. Механика светового меча.
Схема
конструкции эфеса светового меча и схема крепления лезвия и гарды
показаны на рис.6,7. Фотографии отдельных деталей приведены на
фото.8,9,10,11,12.
Корпус ручки (эфеса) светового меча изготовлен
из дюралюминиевой трубки. Внешний диаметр трубки – Æ 34.5 мм,
внутренний - Æ 30.5 мм. Дюралюминиевая трубка для корпуса эфеса
покупалась на строительном рынке. (Продаются трубки длиной 2 м.)
Конструкция
лезвия светового меча обсуждалась выше. Лезвие изготовлено из двух "Т”-
образных дюралюминиевых профилей, приложенных друг к другу верхней
планкой буквы "Т” и склеенных эпоксидным клеем. Фотография среза этих
двух дюралюминиевых профилей, сложенных так, как в лезвии, показана на
рис.7. Эти профили продаются на строительных рынках (по длине 2 м). Они
предназначены для декоративной отделки (например, мебели). Из этих двух
профилей получается крестообразная рапира – основа лезвия светового
меча. Склеивать профили необходимо тонким слоем эпоксидного клея. Для
этого необходим жидкий (без наполнителей) эпоксидный клей (типа "ЭДП”) с
большим (около 30 мин. – 1-2 часа) временем затвердевания.
Использование клея, затвердевающего быстрее, не позволит сделать
качественную склейку. Необходимо время, чтобы равномерно промазать обе
склеиваемые стороны, и зафиксировать в правильном положении (связать
друг с другом). Габаритные размеры сечения двух сложенных "Т”- образных
профилей - 18´13 мм.
Дополнительно "Т” - образные половинки
лезвия скрепляются у заднего конца штифтом "16” (см. ниже), а у
переднего конца двумя винтами М2.5. Эти винты служат главным образом для
того, чтобы крепить 4 небольших медных облуженных уголка, к которым
припаиваются выводы "Земля” или "-” гирлянд светодиодов. Эти винты,
закрученные с шайбами Гровера, стягивают половинки лезвия и по 2 уголка
каждый. Помимо обеспечения надёжного электрического контакта уголков к
лезвию, эти винты, стягивающие половинки лезвия спереди придают лезвию
дополнительную прочность. Даже если клеевой шов между половинками лезвия
растрескается от интенсивных ударов, соединение половинок лезвия
штифтом и винтами на обоих концах не даст лезвию развалиться.
Длина
выступающей из эфеса части лезвия составляла в наших мечах около 80 см.
Большую длину лезвия (более 80 см) делать не рекомендуется. Момент
инерции лезвия зависит как куб длины лезвия. Поэтому дальнейшее
увеличение длины приведёт к такому увеличению момента инерции, что меч
будет трудно быстро вращать. Также в этом случае сильно возрастут
нагрузки на лезвие у основания, где лезвие крепится к ручке. Мы приняли
все меры к тому, чтобы лезвие было как можно легче. Корпус сделан из
дюралюминиевой крестообразной рапиры. Такая форма придаёт конструкции
лезвия большую прочность при малом весе. Также защитная обмотка сверху
лезвия делается из вспененного полиэтилена, который очень лёгок, и не
утяжеляет лезвие. Но при получившейся массе лезвия на единицу длины
делать длину лезвия более 80 см не рекомендуется.
Лезвие "3”
крепится во втулке "2”, а втулка "2” в свою очередь крепится к трубке
"1” - корпусу эфеса. Втулка "2” представляет собой дюралюминиевую трубку
с внешним диаметром – Æ 22 мм и внутренним - Æ 18.5 мм. Дюралюминиевая
трубка для втулки "2” покупалась на строительном рынке. (Продаются
трубки длиной 2 м.)
Крепление лезвия "3” во втулке "2”
осуществляется заливкой всего свободного пространства внутри втулки "2”
эпоксидным клеем. Дополнительно лезвие крепится ко втулке "2” стальным
штифтом "16”. Для крепления штифтом "16” на "Т” - образных профилях
лезвия делаются вырезы (срезается ножка буквы "Т”) на некотором
протяжении у заднего конца лезвия.
Совет. Эти вырезы в профилях
лучше делать до их склеивания. Если склеивание уже проведено, то эту
механическую обработку ножовкой и напильником надо делать очень
аккуратно, чтобы клеевой шов не растрескался.
Сложенные вместе
верхние планки букв "Т” профилей просверливаются, и туда вставляется
штифт "16”. На штифте "16” нарезана резьба М3, штифт крепится гайками к
лезвию "3” и также гайками к втулке "2”. Под все эти гайки
подкладываются шайбы Гровера (на схеме не показаны). Крепление лезвия
штифтом ко втулке "2” дополнительно повышает прочность и надёжность
конструкции. Даже если эпоксидный клей, наполняющий втулку "2”,
растрескается, лезвие не выскочит из ручки, так как этому будет
препятствовать штифт "16”. К тому же, закрепление лезвия штифтом
облегчает сборку.
К обоим сторонам выступа - пластины лезвия
(образованной двумя крышками букв "Т” профилей), через которое проходит
штифт "16”, прикладываются уголки "15”, точнее, медные пластины, которые
при сборке сгибаются и превращаются в уголки. Затем вся эта конструкция
стягивается гайками. Уголки "15” согнуты из медных пластинок, которые
для сохранения лучшего контакта облужены припоем. Поверхность лезвия, к
которой прикладываются пластины - уголки "15” тщательно выровнена и
зачищена напильником. Это делается для обеспечения надёжного
электрического контакта. Уголки "15” служат для подведения контакта
"Земля” к корпусу лезвия и оттуда к гирляндам светодиодов, а также для
механического крепления сборки из электрических плат к лезвию. Медные
пластины, из которых гнутся уголки, имеют толщину около 1 мм. (Такую
медную пластину можно купить на Митинском радиорынке.)
Необходимо
заметить, что поверхность "Т” - образных дюралюминиевых профилей, из
которых изготовлено лезвие, имеет непроводящее покрытие (хотя на вид
кажется, что это алюминиевая поверхность). Поэтому необходимо тщательно
зачистить эту поверхность напильником в месте контакта половинок лезвия с
уголками "15”.
Так как рапира лезвия неплотно входит во втулку
"2”, перед заливкой эпоксидным клеем между лезвием и втулкой вставляются
прокладки из текстолита "21” и тонкого плотного картона "22” (рис.7).
Также вставляются полихлорвиниловые трубки "23”, через которые при
сборке будут протягиваться провода к гарде и светодиодам. После
закрепления лезвия "3” штифтом "16” и вставкой прокладок "21”, "22” и
ПВХ трубок "23” всё оставшееся пространство внутри втулки "2” заливается
эпоксидным клеем. Для этого следует использовать жидкий эпоксидный клей
(без наполнителей) типа "ЭДП” с большим временем затвердевания (30
мин). Клей должен быть жидким, чтобы залить все щели между деталями.
Если клей будет густой или быстро загустеет, он не сможет затечь и
заполнить всю область внутри втулки "2”.
Втулка "2” крепится к
трубке "1” – корпусу эфеса следующим образом. Так как внешний диаметр
втулки меньше внутреннего диаметра трубки "1”, на втулку "2” делается
намотка из бумаги с эпоксидным клеем "14”. Эпоксидный клей должен при
этой намотке полностью пропитать бумагу, и не должно быть излишка клея
между слоями бумаги. Такая намотка после затвердевания клея представляет
очень прочную и твёрдую композитную конструкцию. Втулка "2” с намоткой
"14” крепится 8-ю винтами М3 к трубке "1” – корпусу эфеса (рис.7).
Четыре винта располагаются спереди, в 8 мм от переднего края намотки
"14”, четыре у заднего края намотки. Намотка "14” делается не по всей
длине втулки "2” – спереди оставляется место, чтобы вставлять конец
втулки "2” в гарду (рис.6), сзади должно быть оставлено место для
крепления штифта "14”. Втулка "2” с намоткой "14” показана на фото.8. На
рис.7 показано сечение конструкции светового меча в поперечной
плоскости, проходящей через передние 4 винта "17”, крепящих втулку с
лезвием к ручке (эфесу). Эти же 4 винта "17” крепят уголки "20” к трубке
– корпусу "1”. Эти уголки служат для крепления гарды "4”. (Уголки "20”
немного подпиливались напильником в середине стороны, обращённой к
эфесу, для придания "цилиндрической” формы, чтобы уголки плотно были
прижаты к трубке "1” эфеса.) Винты "17” имеют плоский срез и выпуклую
шляпку. Другие 4 винта, крепящие втулку "2” у задней стороны, имеют
потайные шляпки, так чтобы они не выступали из эфеса.
Винты "17” и
4 винта у заднего конца втулки "2” вворачиваются в гайки М3 "18”
(рис.7). Гайки "18” в процессе сборки приклеиваются к втулке "2”
эпоксидным клеем "19”. Для этого необходимо использовать быстро
затвердевающий (5-10 мин) эпоксидный клей с наполнителем. Процесс
приклеивания гаек протекает следующим путём. В гайки вворачиваются
вспомогательные винты таким образом, чтобы они немного (на 0.5-1 мм)
выступали из гаек. Для этого длина выступающей внутрь втулки "2” части
винтов подбирается гайками, завёрнутыми с внешней стороны втулки, как
показано на фото.8. (Перед намазыванием эпоксидным клеем выступающие
концы вспомогательных винтов можно покрыть лаком или непрочным клеем,
чтобы они не приклеились эпоксидным клеем.) Привёрнутые вспомогательными
винтами гайки обмазываются со всех сторон и сверху эпоксидным клеем.
После затвердевания эпоксидного клея вспомогательные винты
выворачиваются. Гайки должны быть наглухо закрыты с внутренней стороны
втулки "2” эпоксидным клеем "19”, чтобы при последующей заливке жидким
эпоксидным клеем внутренней части втулки туда в гайки не затёк клей. В
таком виде конструкция готова для дальнейшей сборки.
Рис.6 Схема конструкции эфеса светового меча и крепления лезвия.
Обозначения
на рис.6: 1 – дюралюминиевая трубка – корпус ручки (эфеса), 2 –
цилиндрическая дюралюминиевые втулка для крепления лезвия – рапиры, 3 –
лезвие – рапира, собранная из двух "Т” - образных дюралюминиевых
профилей, 4 – гарда, 5 – контейнер для аккумуляторов, склеенный из двух
трубок, 6 – аккумуляторы, 7 – задняя стенка (крышка) отсека
аккумуляторов, 8 – передняя стенка отсека аккумуляторов, 9 –
дюралюминиевые уголки для крепления задней стенки (крышки) отсека
аккумуляторов, 10 – дюралюминиевые уголки для крепления передней стенки
отсека аккумуляторов, 11 – контактные пружины аккумуляторного отсека
(контакт с "-” аккумулятора), 12 – контакты с "+” аккумулятора, 13 –
платы электронных схем, 14 – цилиндр – намотка из бумаги с эпоксидным
клеем для крепления втулки "2” в трубке корпусе эфеса "1”, 15 – уголки
для крепления сборки из электронных схем к лезвию, 16 – штифт для
крепления лезвия к втулке "2”, 24 – защитный слой стеклотекстолита для
гарды.
 
Рис.7
Схема крепления лезвия и гарды светового меча к трубке - корпусу эфеса.
Справа показана фотография среза двух "Т” - образных дюралюминиевых
профилей, образующих лезвие – рапиру. Высота "Т” – образного профиля – 9
мм, ширина – 13 мм.
Обозначения на
рис.7: 1 – дюралюминиевая трубка – корпус ручки (эфеса), 2 –
цилиндрическая дюралюминиевые втулка для крепления лезвия – рапиры, 3 –
лезвие – рапира, собранная из двух "Т” - образных дюралюминиевых
профилей ("3а”, "3б”), 14 – цилиндр – намотка из бумаги с эпоксидным
клеем для крепления втулки "2” в трубке корпусе эфеса "1”, 17 – винты
для крепления втулки "2” к трубке "1” - корпусу эфеса, 18 – гайки, в
которые вворачиваются винты "17”, 19 – эпоксидный клей, которым крепятся
гайки к втулке "2”, 20 – дюралюминиевые уголки для крепления гарды "4”,
21 – вставки из текстолита для фиксации лезвия "3” во втулке "2”, 22 –
прокладки для фиксации лезвия "3” во втулке "2”, 23 – трубки из ПВХ для
прокладки проводников от электронных плат к гарде и светодиодам.
Фото.8 Втулка "2” с намоткой "14” после приклеивания гаек "18”.
Фото.9 Контейнер для аккумуляторов "5”. Трубки изготовлены путём намотки бумаги, пропитанной эпоксидной смолой.
Фото.10 Контейнер для аккумуляторов "5”, вставляемый в трубку "1” - корпус эфеса.
Платы
электронных схем "13” (рис.6) выполнены из 1-стороннего и 2-стороннего
фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм. Все платы имеют форму
кругов диаметром 30 мм. Подробнее см. ниже. Они соединены друг с другом
четырьмя толстыми медными проволоками (на рис.6 не показаны),
проходящими вдоль оси эфеса и припаянными на краях плат. Для укладки
этих проволок в платах сделаны прорези. Число электронных плат – 7 для
синего меча (2 платы - звук, 4 платы – блоки питания светодиодных
гирлянд, 1 плата – автоматика) и 6 для красного меча (3 платы - звук, 2
платы – блоки питания светодиодных гирлянд, 1 плата – автоматика).
(Из-за разницы в числе электронных плат и неодинакового монтажа звуковой
схемы различается полная длина эфеса для синего и красного мечей.) К
этой сборной конструкции электронных плат припаивается кружок – передняя
стенка аккумуляторного отсека "8”. С передней стороны 4 медные
проволоки изгибаются и припаиваются к медным облуженным уголкам "15”.
После такой сборки электронные платы вместе с передней стороной
аккумуляторного отсека прикреплены к лезвию и втулке "2” и образуют с
ними общую конструкцию. К плате "8” – передней стенке аккумуляторного
отсека прикручены винтами (M3) два дюралюминиевых уголка "10”. Этими
уголками "10” передняя стенка аккумуляторного отсека "8” крепится к
трубке "1” - корпусу эфеса. Уголки "10” крепятся к трубке "1” - корпусу
эфеса короткими винтами (M3) с потайными шляпками (на рис.6 эти винты не
показаны). Для привёртывания этих винтов в уголках "10” выполнена
резьба.
Основой аккумуляторного отсека является контейнер для
аккумуляторов, состоящий из двух склеенных между собой эпоксидным клеем
трубок "5” (рис.6). Фотография контейнера для аккумуляторов показана на
фото.9,10. Контейнер в виде двух трубок "5” намазывается по сторонам
эпоксидным клеем и вставляется в трубку "1” – корпус эфеса. Положение
контейнера берётся таким, чтобы контакты (пружинящий "11” и сплошной
"12”) на передней стенке "8” аккумуляторного отсека находились точно по
центру трубок.
Спереди аккумуляторного отсека находится передняя
стенка аккумуляторного отсека "8”. На обращённой к аккумуляторам стороне
стенки "8” припаяны контакты к "+” и "-” аккумуляторов – сплошной и
пружинящий контакт соответственно. Отсюда идут проводники питания к
электронной схеме. Сзади контейнер закрывается крышкой "7” в виде кружка
из стеклотекстолита (фото.11). Задняя крышка - кружок "7”
прикручивается винтами к дюралюминиевым уголкам "9” (см. фото.11). Для
этого в уголках "9” сделана резьба. Уголки "9” привёрнуты парой винтов
(M3) к трубке "1” – корпусу эфеса (фото.11). Эти винты имеют потайные
шляпки, чтобы винты не выступали из корпуса эфеса. Для привёртывания
этих винтов в уголках "9” выполнена резьба. На обращённой к
аккумуляторам стороне задней крышки также припаяны контакты к "+” и "-”
аккумуляторов – сплошной и пружинящий контакт соответственно. Они
соединены между собой (фото.11), чтобы обеспечить последовательное
соединение всех шести аккумуляторов (рис.6).
Дюралюминиевые
уголки "9”, "10” немного подпиливались напильником для придания
"цилиндрической” формы той стороны уголка, которая обращена к трубке "1”
эфеса, чтобы уголки плотно были прижаты к трубке "1” эфеса по всей их
площади.
Трубки аккумуляторного контейнера изготавливаются путём
намотки бумаги, пропитанной эпоксидным клеем. Подробно технология
изготовления трубок аккумуляторного отсека описана ниже, в разделе,
посвящённом сборке светового меча. Эпоксидный клей должен при этой
намотке полностью пропитать бумагу, и не должно быть излишка клея между
слоями бумаги. Такая намотка после затвердевания клея представляет очень
прочную и твёрдую композитную конструкцию. Для изготовления трубок
необходимо использовать жидкий эпоксидный клей без наполнителей (типа
"ЭДП”) с большим временем затвердевания (30 мин – 1-2 часа). Именно
такой клей успеет полностью пропитать бумагу и даст возможность сделать
плотную (без излишков клея) и аккуратную намотку. Число слоёв бумаги в
намотке для трубки – 3-4. При склеивании между собой трубки в месте
склейки намазываются толстым слоем эпоксидного клея, который придаёт
конструкции ещё большую прочность (фото.9). Аккумуляторы должны с
лёгкостью входить в трубки аккумуляторного отсека.
Пружины для
пружинящих электрических контактов с аккумуляторами лучше всего брать из
серийно изготавливаемых пластиковых батарейных отсеков для батарей и
аккумуляторов. Лучше всего подойдёт батарейный отсек для 6 батарей типа
AA (тип BH363 (6´AA)). Из одного такого корпуса можно достать 5 пар
контактов (пружинящий и обычный контакт), соединённых между собой. Для
одного меча используются 2 таких контакта. Батарейные отсеки покупались в
магазине (http://www.smd.ru/). Сплошные (не пружинящие) контакты в
нашей конструкции сделаны путём напайки припоя на фольгированную
поверхность стеклотекстолита. Пружинные контакты на обеих сторонах
аккумуляторного отсека должны достаточно плотно прижимать аккумуляторы
друг к другу вдоль направления оси, чтобы был надёжный контакт.
Для
замены или зарядки аккумуляторов откручиваются два винта, крепящие
заднюю стенку – крышку аккумуляторного отсека. Аккумуляторы вынимаются и
заряжаются в стандартных зарядных устройствах.
 
Фото.11 Задний конец эфеса с отсоединённой и присоединённой крышкой "7” аккумуляторного отсека и аккумуляторы (2 из 6-ти).
Гарда
светового меча состоит из двух кружков – фанерного "4” (рис.6),
служащего для размещения динамиков, кнопок и других частей, необходимых
для функционирования электронной схемы, и защитного кружка из
стеклотекстолита "24”. В защитном кружке из стеклотекстолита просверлены
отверстия для вывода звука от динамиков. Толщина фанерного кружка – 7
мм, кружка из стеклотекстолита – 2 мм. Диаметр гарды – 92 мм.
Фотография
деталей и заготовок для изготовления гарды показана на фото.12. В гарде
размещаются: 2 динамика, две кнопки включения и выключения светового
меча, малогабаритный тумблер - переключатель режимов и светодиод
индикации разряда аккумуляторов. В гарде размещается также сенсор –
замыкатель, сделанный в виде груза на пружине, для замыкания контакта
при сотрясении меча (для нашего синего меча). Сенсор – замыкатель
используется в схеме генерации звука для включения гудения (если включен
этот режим). Эта возможность звуковой схемы была реализована только в
синем мече.
Динамики выбирались плоской конструкции типа "MRI
32N-B” 8W 1.0W. Динамики должны размещаться в фанерном кружке толщиной 7
мм. Два таких динамика соединялись последовательно. Динамики покупались
на Митинском рынке радиоэлектронных деталей.
Для включения и
выключения светового меча используются тактовые кнопки типа
"TS-A2PS-130” (h=5 мм), работающие на замыкание. Кнопки показаны на
фото.12 внизу слева. Они достаточно надёжны и малогабаритны. Но, как
показал опыт обращения с мечом, маленькие кнопки неудобны тем, что их
трудно найти и нащупать, особенно в темноте. Поэтому в дальнейших
конструкциях мы сделаем несколько пар таких кнопок на двух или четырёх
сторонах гарды. Или можно взять кнопки большего размера.
Переключатель
режимов сделан в виде малогабаритного тумблера (вверху на фото.12). В
синем мече он включает и выключает режим, в котором возможно гудение
(соединяет или разрывает цепь замыкателя - сенсора сотрясений). С
выключенным режимом гудения синий меч издаёт только шипение. При
включённом режиме, если происходит сильное сотрясение меча, и замыкается
сенсор – замыкатель, начинается гудение, которое продолжается некоторое
время (1 сек), после чего, если больше не было сильных сотрясений меча,
гудение автоматически прекращается. В красном мече также стоит такой же
тумблер, но он используется для другой цели – уменьшает силу звука
(шипения) меча, подключая дополнительное сопротивление в цепь динамиков.
В
гарде резцом делаются прорези круглой формы и фигурного профиля в
поперечном сечении, так чтобы там помещались динамики. Сзади гарды
динамики выступать не должны. Спереди гарды делаются также вырезы для
тактовых кнопок включения и выключения меча, вырезы для размещения
проводов. Проделываются отверстия для вставки светодиода и выводов
кнопок и тумблера. Делается также вырез для размещения контейнера для
сенсора – замыкателя (этот вырез ещё не был сделан в заготовках,
показанных на фото.12).
Фанерный круг "4” крепится к
дюралюминиевым уголкам "20” винтами M3, а уголки "20” прикреплены к
трубке – эфесу (рис.7). Защитный кружок из стеклотекстолита "24”
крепится 8-ю винтами М2.5 к фанерному кружку "4”.
Фото.12 Детали и заготовки для изготовления гарды.
Опишем
конструкцию сенсора – замыкателя. Он выполнен в виде пружины, один
конец которой закреплён (припаян к пластине из фольгированного
стеклотекстолита), а на втором напаян грузик (из припоя), и этот конец
свободно болтается. Вокруг пружины сделан проводящий контейнер – свёрнут
из облуженной медной фольги. Пружина с грузиком, припаянная к
стеклотекстолиту, две заготовки из облуженной медной фольги для
половинок контейнера замыкателя показаны на фото.12 снизу и крупным
планом справа. При сильном сотрясении меча грузик на свободном конце
пружины начинает колебаться и ударять в проводящую стенку, замыкая
контакт.
На конце дюралюминиевая рапира лезвия закрыта кружком из
оргстекла (рис.5, фото.13). Кружок из оргстекла имеет крестообразный
пропил сзади, куда вставляется рапира. Кружок из оргстекла приклеивается
к рапире лезвия эпоксидным клеем. Крестообразный пропил в кружке из
оргстекла, а также шероховатая поверхность этого пропила (после
обработки напильником) необходимы для надёжного склеивания. Твёрдый
защитный кружок на конце лезвия делается по соображениям безопасности.
Защитный кружок изготовлен из прозрачного материала - оргстекла, чтобы
выводить свет светодиодов в мягкий наконечник лезвия, свёрнутый из
пенополиэтилена (см. выше).
 
Фото.13
Вид конца лезвия с кружком из оргстекла, приклеенным к дюралюминиевой
рапире для красного (слева) и синего (справа) меча. (Показан вид без
оболочки и наконечника из пенополиэтилена.)
4. Электронные схемы светового меча.
4.1 Блок питания гирлянд светодиодов.
Питание
гирлянд светодиодов осуществляется стабилизированным напряжением, что
обеспечивает одинаковую яркость свечения светового меча независимо от
напряжения на аккумуляторах, пока аккумуляторы полностью не разрядятся.
Блок питания со стабилизированным напряжением сделан на основе
микросхемы "MC34063AP1G”, принцип работы которой основан на
широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Принципиальная схема блока питания
светодиодов приведена на рис.14. Фотография платы приведена в разделе
4.4 (фото.19). Выдаваемое напряжение составляет около 39 В .
Регулировать выходное напряжение можно меняя соотношение сопротивлений в
делителе R2, R3.
Напряжение 39 В позволяет питать гирлянду из соединённых последовательно светодиодов:
- 19 красных сверхярких светодиодов типа "TLCR5800”,
- 12 синих сверхярких светодиодов типа "BL-BB74V4V”.
При
указанном числе и типах светодиодов в гирлянде и напряжении 39 В ток
через гирлянду составит около 30 мА. Это соответствует номинальному
значению тока или несколько меньше для светодиодов указанных типов
(30-50 мА). Мы не рекомендуем повышать ток более 30 мА. При большем токе
светодиоды начинают греться, и их работа становится неустойчивой. При
фиксированном напряжении ток через гирлянду становится нестабильным –
увеличивается со временем и может превысить рекомендуемое номинальное
значение 50 мА. Большее значение тока не допускается, если
предполагается длительная работа светодиодов. (Максимальный ток для этих
светодиодов составляет 100 мА, но он допускается только в течение
короткого времени.) При большем токе уменьшается рабочий ресурс
светодиодов. Поэтому мы подобрали число последовательно соединённых
светодиодов в гирлянде исходя из значения тока 30 мА через гирлянду.
Один
блок питания способен питать две указанные гирлянды светодиодов,
соединённые параллельно. Таким образом, максимальный выходной ток, на
которое рассчитана схема, показанная на рис.14, составляет около 60 мА.
При больших значениях тока микросхема начинает сильно греться. Поэтому
нагружать блок питания больше, чем указанное значение выходного тока 60
мА, не следует. Это обстоятельство также повлияло на наш выбор число
светодиодов в гирлянде. Число светодиодов бралось таким, чтобы ток через
две гирлянды не превышал 60 мА.
Наш красный меч содержит 4
гирлянды по 19 светодиодов каждая. Для питания светодиодов используются 2
блока питания, каждый из которых питает 2 гирлянды.
Наш синий
меч содержит 8 гирлянд по 12 светодиодов каждая. В каждом из 4-х углов
лезвия - рапиры установлены по 2 гирлянды. Для питания светодиодов
используются 4 блока питания, каждый из которых питает 2 гирлянды.
В
нашей схеме и конструкции световых мечей число светодиодов нельзя
делать меньше указанного числа. При выходе из строя светодиода в
гирлянде его следует заменить на светодиод того же типа. Допускается
заменить другим светодиодом с аналогичными характеристиками по току.
Светодиоды
заказывались в интернет - магазине при "ЧИП-ДИП”-е
(http://www.chipdip.ru/). Но мы рекомендуем покупать светодиоды на
Митинском радиорынке, где аналогичные светодиоды можно купить дешевле.
Можно
использовать светодиоды других типов. Выбор светодиодов диктуется
следующими соображениями. Они должны быть сверхяркими. Диаметр лучше
брать 5 мм. Яркость свечения должна быть несколько Кд при небольшом угле
диаграммы свечения (8-12°). Излучение в узком конусе приветствуется. В
этом случае свет хорошо рассеивается в защитном покрытии из
пенополиэтилена. Но можно брать и диоды с широким углом свечения (в этом
случае яркость будет соответственно меньше). Главное, чтобы прямой
номинальный ток светодиода составлял около 30-50 мА. Далее надо собрать
гирлянду из одинаковых светодиодов с некоторым запасом по числу (исходя
из напряжения на выходе схемы 39 В и номинального напряжения н
светодиоде). Затем надо измеряя ток в гирлянде подобрать число
светодиодов и выходное напряжение схемы так, чтобы ток не превышал
номинального значения для светодиодов, или, лучше, если был бы несколько
ниже этого уровня. При этом можно включить две гирлянды параллельно, но
так чтобы ток на выходе одной схемы не превышал 60 мА.
Схема на
рис.14 отладки не требует. Диоды Шоттки можно брать любые ("SR 160”,
"MBR1100”) с напряжением не ниже 60 В и током не ниже 1 А. Конденсаторы
C1-C6 использовались типа "Y5V”. Конденсатор С7, задающий рабочую
частоту, брался типа "NPO”. Индуктивность L1 собиралась из двух
последовательно соединённых ЧИП - индуктивностей "SDR0805” 22 мкГн (см.
фотографию ниже). Мы настоятельно рекомендуем использовать именно эти
индуктивности. Важны свойства ферритового сердечника, в частности
частотные свойства, потери и поле насыщения. Играет роль также толщина
проволоки намотки. Индуктивности другого типа могут не быть рассчитаны
на протекающий через индуктивность ток, и может быть насыщение в
сердечнике. Допускается брать одну индуктивность аналогичного типа
номиналом около 40 мкГн (30-60 мкГн) с сердечником из того же феррита,
но с большим размером. (Объём сердечника должен быть примерно таким, как
в двух использованных нами индуктивностях.) В противном случае мы не
гарантируем работоспособность схемы. ЧИП- индуктивности покупались в
магазине (http://www.smd.ru/). Резисторы R2, R3 должны тщательно
подбираться таким образом, чтобы отношение этих сопротивления было
таким, как указано на схеме, и одинаковым для всех блоков питания
светового меча. В противном случае из-за разброса номиналов
сопротивлений выходное напряжение блоков питания будет немного
различаться. Или надо покупать резисторы R2, R3 с повышенной точностью
номиналов (1%-ные).
Мы выражаем глубокую признательность
специалисту по электронике и схемотехнике А.Н.Б. за то, что он предложил
нам приведённую на рис.14 схему. Также мы благодарим его за
многочисленные советы и консультации. (Он, однако, пожелал остаться
инкогнито, поэтому мы приводим инициалы и первую букву фамилии.)
Таблица 2. Характеристики использованных сверхярких светодиодов.
Рис.14 Принципиальная схема блока питания для гирлянды светодиодов.
4.2 Блок автоматики (включения и
выключения светового
меча).
Данная схема служит для включения и выключения
светового меча и для индикации разряда
аккумуляторов.
Включать и выключать меч тумблером или
кнопкой с фиксируемым нажатием не только неудобно, но и ненадёжно.
Тумблеры и кнопки, которыми можно включать световой меч, должны быть
рассчитаны на большой ток, так как меч потребляет большой ток (не менее 1
А для красного меча, не менее 2А для синего). Такие тумблеры и кнопки
имеют довольно большие размеры, их трудно разместить в гарде, и они, как
правило, достаточно туго переключаются или нажимаются. Кроме того,
контакты подобного рода ненадёжны в работе, контакты переключателя
обгорают в процессе эксплуатации.
Поэтому мы включаем
и выключаем меч ключами на полевых транзисторах. Управление полевыми
транзисторами в нашей конструкции осуществляется двумя сенсорными
(лёгкими для нажатия) малогабаритными кнопками. Одна служит для
включения меча, другая для выключения. Каждая из этих кнопок во время
нажатия только обеспечивает кратковременный контакт, что и переключает
состояние полевых транзисторов. Токи через эти кнопки текут ничтожно
малые. В нажатом состоянии эти кнопки не фиксируются. Нами используются
тактовые кнопки типа "TS-A2PS-130” высотой h=5 мм. Управление световым
мечом получилось очень эффектным. Джедай (или ситх) незаметно лёгким
прикосновением нажимает на кнопку, и меч внезапно для зрителя
активируется или деактивируется.
Схема платы
автоматики приведена на рис.15. Схема разработана специалистом по
электронике А.Н.Б., которому мы выражаем большую благодарность.
Фотография платы приведена в разделе 4.4 (фото.21). Кнопки Кн.1, Кн.2 и
светодиод D2 размещены в гарде. До них от схемы автоматики проложены
провода. Микросхема - сборка из двух полевых транзисторов "IRF7341”
обозначена T1. В наших мечах использовались транзисторы
"КТ3102ЕМ”.
В данной схеме требуется подбор
сопротивлений R4, R5, от которых зависит уровень напряжения для
зажигания светодиода D2 , сигнализирующего о разряде аккумуляторов.
Минимальное напряжение на используемом типе аккумулятора AA, Ni-MH, GP
2500-2700 составляет 0.9 В . Ниже этого порога разряжать аккумулятор не
следует. Тем более не стоит его хранить разряженным ниже этого уровня
напряжения. При этом аккумулятор быстро выходит из строя. Поэтому, если
бы на аккумуляторы не подключалась нагрузка в виде светового меча, порог
срабатывания составлял бы 5.4 В . При нагрузке на аккумуляторах
напряжение заметно падает. Поэтому порог зажигания светодиода следует
настроить на уровень напряжения около 4.5-5 В (4.5 для синего меча, 5
для красного). Схема контроля напряжения работает следующим образом. При
большом уровне входного напряжения напряжение на делителе R4, R5
сравнивается с падением напряжения на диоде D1 (около 0.5 В) и на
открытом переходе база-эмиттер транзистора T2 (около 0.5 В). Если
напряжение велико, разность напряжения на базе и эмиттере транзистора T2
положительно, транзистор T2 открыт, а транзистор T3 закрыт. При падении
напряжения на делителе R4, R5 ниже примерно 0.5 В транзистор T2
закрывается, что приводит к открытию транзистора T3 и свечению
светодиода.
При наладке схемы и подборе
сопротивлений R4, R5 надо будет менять входное напряжение. При этом надо
учитывать следующую особенность данной схемы. Напряжение зажигания
светодиода (при уменьшении входного напряжения) меньше, чем напряжение
погасания светодиода (при увеличении входного напряжения). Это связано с
тем, что при открытом транзисторе T2 к току через сопротивление R5
добавляется ещё ток базы транзистора T2 , а при закрытом транзисторе T2
напряжение на базе определяется только делителем R4, R5 . Поэтому при
наладке надо брать те номиналы сопротивлений, при которых светодиод
зажигается при постепенном уменьшении
напряжения.
4.3 Звуковые схемы – генерация шума
и гудения, усилитель
звука.
Наши мечи издают звук – шипение, а синий меч ещё и
гудение при включении соответствующего режима и замыкания сенсора
сотрясений. Для генерации шипения и гудения и для усиления звукового
сигнала служат рассматриваемые в этом разделе схемы
звука.
На рис.16 приведена принципиальная схема
генерации шума (шипения) и усилитель звука. Сигнал от генератора гудения
(для синего меча) подводится к указанному месту в схеме (база
транзистора T3). Принципиальная схема генератора гудения показана на
рис.17.
Схема усилителя звука взята нами из книги
[3]. (Первоначально это была схема усилителя звука для миниатюрного
любительского радиоприёмника с питанием от батареи 3 В). По сравнению со
схемой, приведённой в книге, мы добавили вначале ещё один каскад
усиления, так как усиления не хватало для воспроизведения шипения
(шума). Также вместо использованных в оригинальной схеме транзисторов
типа МП41, МП38 мы взяли более новые транзисторы "КТ3107” и "КТ3102”
соответственно. Некоторые сопротивления в схеме также были
скорректированы для установки режимов этих других транзисторов. Эти
транзисторы имеют лучшие характеристики и меньше по размерам. Мы
использовали транзисторы "КТ3107E” и "КТ3102EM”. (Ещё лучше было бы
брать транзисторы "КТ3107” с буквами "К”, "Л” . Они имеют больший
коэффициент усиления. В серии транзисторов "КТ3102” наибольший
коэффициент усиления имеют транзисторы с буквами "Г”, "Е”.) Наладка
усилителя звука сводится к тому, чтобы подобрать сопротивление R10 таким
образом, чтобы напряжение в средней точке между конденсаторами С7 и С8
было равно половине напряжения питания. Желательно также подобрать
номиналы сопротивлений R3, R6, так чтобы напряжение на коллекторах
транзисторов T1, T2 было равно половине напряжения
питания.
Схема усилителя звука для синего меча (за
исключением первого каскада усиления на транзисторе T1) занимает одну
плату диаметром 30 мм. Она показана на фотографии в разделе 4.4 (правая
плата на фото.20). Для красного меча схема усилителя звука собиралась по
оригинальной схеме с транзисторами МП41, МП38. Поэтому она занимает две
платы диаметром 30 мм.
Схема генерации шума
представлена стабилитроном D1, включённым через сопротивление R1 . Выбор
подходящего стабилитрона является очень важным вопросом, на котором
следует подробно остановиться. Генерировать шум может далеко не всякий
стабилитрон. Поэтому приходится выбирать из большого числа стабилитронов
годный для генерации диод. (При этом также стоит подобрать
сопротивление R1, чтобы была достаточно большой амплитуда шума.)
Большинство стабилитронов при указанном подключении не обладают
свойством генерации шума. Некоторые этим свойством обладают, но
амплитуда сигнала очень низка, так что они в итоге также непригодны. При
подборе стабилитронов нет смысла покупать в магазине большое количество
одинаковых стабилитронов из одной партии. Все они могут быть
непригодными для наших целей. Надо брать разные типы и из разных
источников. Нам удалось выбрать два подходящих стабилитрона из числа
бывших в употреблении, выпаянных из старых плат. Для красного меча взят
стабилитрон "Д808”, для синего - "Д814Г”. Шумы, генерируемые этими
стабилитронами, немного отличаются друг от друга . Для стабилитрона
"Д814Г” шум слегка свистящий и более равномерный. Его мы выбрали для
синего "джедайского” меча. Для красного "ситского” меча мы взяли
стабилитрон "Д808” с более "надтреснутым” звучанием. Мы не знаем,
является ли эти особенности шума присущими типу стабилитрона, или это
индивидуальные свойства каждого образца, не зависящие от типа. Подбор
подходящих стабилитронов следует проводить следующим образом. Собрав
схему усилителя звука и подключив динамики, надо подключать к входу
схемы стабилитроны и выбирать те, которые дают шум требуемой
интенсивности. В наших схемах амплитуда выходного напряжения шума (на
динамиках) близко к максимальному напряжению (чтобы не было
ограничения), на которое рассчитана данная схема конечных каскадов
усилителя.
Для синего меча схема генератора шума
(шипения) вместе с первым каскадом усиления на транзисторе T1 собрана
вместе с генератором гудения на отдельной плате диаметром 30 мм.
Фотография этой платы приведена в разделе 4.4 (левая плата на фото.20).
Для красного меча схема генератора шума также собрана на отдельной
плате.
Рис.16 Принципиальная схема генератора шума и
усилителя звука для светового
меча.
Схему генерации гудения мы взяли из книги [4] заменив
тип транзистора и внеся некоторые изменения. Она приведена на рис.17.
Частота гудения определяется значением емкостей C1-C4 и сопротивлений
R1-R4. При одинаковых значениях C1-C4 (= С) и R1-R4 (= R) частота
примерно равна f » 133/(RC), где частота выражена f в Гц, R в кОм, C в
мкФ. Транзистор T1 следует подбирать с большим коэффициентом усиления.
(В нашей схеме использовался транзистор "КТ3107Е”). Выход схемы
подключается к указанному месту на схеме (рис.16) усилителя звука (к
базе транзистора T3). В схеме использовались конденсаторы типа
"Y5V”.
Подбор сопротивления R5 требует особого
внимания. В данной схеме оно должно находиться в узком интервале
значений, при выходе за пределы которых схема перестаёт генерировать
звук. Кроме того, значение сопротивления R5 зависит от напряжения
питания. Это является большим недостатком схемы. Кроме всего прочего, от
напряжения и значения сопротивления R5 немного зависит частота звука.
Во время работы светового меча аккумуляторы разряжаются, напряжение
понижается, и схема может перестать генерировать звук. Поэтому для
стабилизации входного напряжения использована микросхема "78L05”. К
сожалению, эта микросхема далеко не идеальна, и проводит стабилизацию
выходного напряжения 5 В только если входное напряжение превышает 5.5-6
В. Это надо учитывать при подборе сопротивления R5. Сопротивление R5
должно быть таким, чтобы предлагаемая схема обеспечивала генерацию при
всём диапазоне изменения входного напряжения с учётом разрядки
аккумулятора. Мы не успели достаточно точно подобрать это сопротивление,
поэтому наш синий меч гудит, только когда немного разрядятся
аккумуляторы (не при полном заряде).
Гудение
возникает при замыкании контакта Кн.1 – замыкателя сенсора сотрясений
меча (см. раздел 3 – "Механика светового меча”). Сенсор – замыкатель
Кн.1 вклеен в гарду. От схемы до замыкателя Кн.1 проложены провода.
Включение и выключение схемы гудения осуществляется полевым транзистором
T2. При замыкании сенсора сотрясений конденсатор С7 разряжается на
землю, и транзистор T2 открывается, подавая напряжение на схему. Затем,
если сенсор - замыкатель больше не срабатывает, конденсатор С7
заряжается через сопротивление R9. В течение всего времени, пока
конденсатор С7 не зарядится, продолжается гудение. Если сенсор -
замыкатель не срабатывает, через время, определяемое произведением
R9×C7, меч перестаёт гудеть. Для нашего меча это время - около 2 секунд.
Если в течение этого времени сенсор - замыкатель повторно замыкается,
отсчёт времени до прекращения гудения начинается
сначала.
Режим гудения в синем мече можно отключать.
Для этого используется малогабаритный тумблер, установленный в гарде
(тумблер переключения режимов). В синем мече этот тумблер просто
соединяет или разрывает цепь сенсора – замыкателя
(Кн.1).
Схема генерации гудения (для синего меча)
собрана вместе с генератором шума на отдельной плате, фотография которой
приведена в разделе 4.4 (левая плата на
фото.20).
меча.
4.4
Монтаж электронных
схем.
Монтаж электронных схем осуществляется на платах из
фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм диаметром 30 мм. Платы
электронных схем синего меча показаны на фотографиях фото.18,19,20,21.
Монтаж осуществляется двумя способами. В обоих случаях проводящие
дорожки и участки плат выполнялись путём вырезания прорезей резцом в
фольге фольгированного стеклотекстолита. (Резец был изготовлен с помощью
электрического точильного инструмента из обломка полотна ножовки по
металлу.) Для плат блоков питания светодиодов и платы управления монтаж
электронных компонент проводился с той же стороны, на которой были
вырезаны проводящие пути. Использовался двусторонний фольгированный
стеклотекстолит. На обратной стороне оставалось сплошное
металлизированное покрытие. Для звуковых схем использовался
односторонний фольгированный стеклотекстолит. Установка компонент
проводилась с нефольгированной стороны. Просверливались отверстия, куда
вставлялись выводы радиодеталей. С фольгированной стороны выводы
обрезались, загибались и припаивались к проводникам из фольги. На краях
плат, где это было возможно, оставлялись проводящие фольгированные
участки контакта "Земля”, к которому подключается "-” напряжения
питания. К этим контактам "Земля” припаивались толстые медные проволоки,
служащие для крепления плат (см. ниже). Корпуса крупных деталей
(индуктивность L1 в схеме питания светодиодов, крупные электролитические
конденсаторы) приклеивались к платам. Для этого подойдёт клей "Момент”
(желтоватого или коричневого цвета типа "универсальный, надёжный
контактный клей водостойкий”). Обмазывать со всех сторон толстым слоем
клея индуктивности нежелательно, так как это может ухудшить теплоотвод.
При монтаже надо учитывать, что микросхема "MC34063AP1G” в схеме питания
светодиодов заметно греется при работе. Поэтому вокруг неё должно быть
достаточно свободного места. Сердечники катушек индуктивности в этой
схеме также греются.
Монтаж электронных компонент
проводился припоем "ПОС-60”. В качестве флюса использовалась канифоль.
Не рекомендуется использовать для паяния кислотные и химически
агрессивные (для пайки алюминия, стали) флюсы. Если Вы их всё-таки
используете, платы после монтажа необходимо тщательно промыть спиртом.
Эти флюсы, если останутся на монтаже, приведут к разъеданию проводников,
к образованию проводящих плёнок на изолирующей поверхности между
проводниками. Кроме того, в некоторых местах наших схем, в частности, в
цепях, управляющих полевыми транзисторами, установлены большие
сопротивления. Например в схеме включения генератора гудения (рис.17) в
цепи зарядки конденсатора С7 стоит сопротивление 2 МОм. Поэтому в
подобных местах схем важна очень хорошая изоляция проводников. При
использовании кислотных и агрессивных флюсов сопротивление между
печатными проводниками может быть сравнимо с номиналами сопротивлений,
установленных в схемах, из-за оставшихся после пайки плёнок флюса. Это
приведёт к неработоспособности собранной платы.
Продолжение
|
