Электронный конструктор экон 03

Обновлено: 02.05.2024

Как то разговорились с коллегой по работе об электронных конструкторах, оказалось у него дома на полках пылится Экон-02. В моем детстве такого счастья не было и я очень захотел, чтобы у моего сына был какой то аналог Экон-02.

Электронный конструктор советского образца разработка ВНИИ «Электростандарт», стоило это счастье 14 рублей советских денег. Меня очень заинтересовала перспектива хотябы сделать нечто подобное по образцу. Радиодетали закреплены на плоскости, для соединения используются обычные проводки, контакты радио-деталей внутри корпуса вставлены в пружинки, таким образом с помощь пружинок все контакты выведены на поверхность. Надо сказать, что пружинки достаточно плотные, витки касаются друг друга, если пружину растянуть и вставить между витками провод, пружина плотно зажмет провод, будет достаточно стабильное соединение между радио-детялями без пайки.

Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы можно купить в магазине. А некоторые составляющие можно сделать своими руками, например кнопку или катушку. Я сначала думал, что трудно будет достать фоторезистор, но это оказалось не так.Сделать своими руками конечно хорошо, но если купить в магазине гораздо лучше. Поиск в интернете ничего особо не дал, конечно я нашел электронные конструкторы в онлайн магазинах, но они мне не понравились, к тому же цена была высокой. Наличие советского конструктора экон на рабочем месте в течении двух недель не прошло мимо внимания коллег, кто то вспоминал свое счастливое детство и именно этот конструктор, кто то с детским восторгом радовался звукам сирены от только что собранной на конструкторе схемы, но самое главное мне дали наводку где продается подобный конструктор в моем городе. В отличии от экона, который расчитан на детей старшего школьного возраста, электронный конструктор «Знаток» для детей от 5 до 55 лет, китайцы прикалываются. Производится в Китае под патронажем российской компании, обычные дела. Немного растроило, что три детали представляют из себя черный ящик, т.е. что внутри непонятно, какие то микросхемы для звуков. Хотя было бы трудно заинтересовать пятилетнего сына сделать микросхему играющую Happy birthday to you, в принципе подрастет заинтересуется, что там внутри.

Не сочтите за рекламу, но мой пятилетка был счастлив, когда мы с ним вчера собрали имитатор звуков из звездных войн.UPD — перенес в блог Железная ностальгия

У меня есть очень любопытный радиоконструктор. Он был выпущен в 1977 году и стоил в ту пору 10 рублей. Из этого конструктора можно собрать 35 конструкций, причём, без пайки. В качестве элемента питания используется батарейка типа «Крона».

Конструктор c неизменным успехом был испытан на детях поколений X, Y и Z. В причине этого успеха мы попробуем разобраться дальше.

Аппаратная часть

В основе конструкции лежит кассета, куда устанавливаются в определённом порядке «электронные кубики» – модули с четырьмя контактами по сторонам.

В корпусе кассеты находится конденсатор переменной ёмкости, переменный резистор в качестве регулятора громкости и батарейный отсек с подключенным к нему параллельно электролитическим конденсатором. Сразу скажу, что все электролитические конденсаторы в конструкторе я заменил на новые, а регулятор громкости – на менее изношенный.

Модули содержат перемычки или радиодетали: транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы. Есть модуль с ферритовой магнитной антенной, есть модуль с головным телефоном (наушником), и есть модуль с примитивным телеграфным ключом.

Ниже показан вид сверху и вид снизу модулей с транзисторами, диодами, резисторами и конденсаторами.

Транзисторы используются германиевые p-n-p. Тип транзисторов ГТ309. Диоды тоже германиевые — Д9. Резисторы используются МЛТ-0,25. Конденсаторы — К10-7.

Методика

В плане методики конструктор просто идеален. Сначала даётся монтажная схема устройства. Затем идёт описание назначения устройства, и только затем схема электрическая принципиальная.

Подача материала — классическая. Сначала даются схемы усилителей звуковой частоты (ЗЧ). Затем даются схемы радиоприёмников. И только потом — схемы генераторов. Причём даются не только схемы генераторов ЗЧ, но и схемы генераторов радиочастоты (РЧ)

Порог вхождения – минимальный. Собрал устройство по монтажной схеме, оно заработало. Не заработало, проверил правильность сборки. Опять не заработало, заменил батарейку.

Уже потом, если это интересно, можно попробовать разобраться в схеме. Правда, схемы нарисованы немного не по канонам журнала «Радио», но они несложные, на десяток компонентов.

Конструкции усилителей

В качестве первой конструкции усилителя даётся «классическая» схема каскада на одном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Затем идёт схема каскада ОЭ на составном транзисторе (схема Дарлингтона), указывается, что усиление такого каскада выше.

Потом даётся пример усилителя с эмиттерным повторителем (схема ОК). В описании говорится, что у схемы ОК высокое входное сопротивление и коэффициент усиления меньше единицы. Соответственно, схема усилителя с высоким входным сопротивлением даётся двухкаскадной: в качестве первого каскада используется эмиттерный повторитель, а в качестве второго каскада используется схема ОЭ.

Каскад усилителя по схеме с общей базой (ОБ) рассматривается на примере усилителя с низким входным сопротивлением. Интересной особенностью схемы является то, что смещение на базе транзистора задаётся падением напряжения на двух последовательно включенных германиевых диодах.

Среди схем усилителей в описании радиоконструктора моим фаворитом, несомненно, является конструкция усилителя ЗЧ со стабилизацией:

Усилитель двухкаскадный с непосредственной связью между каскадами. За счёт отрицательной обратной связи (ООС) обеспечивается стабилизация режима работы усилителя.

До появления недорогих и качественных операционных усилителей подобные схемы успешно применялись в приёмниках прямого преобразования, т.к. имели коэффициент усиления от 1000 до 3000. Схемы усилителей с непосредственной связью и ООС на трёх транзисторах уже имели коэффициент усиления от 10000 до 30000.

В собранном виде конструкция усилителя выглядит так:

Конструкции радиоприёмников

Самое поразительное, что конструкции классического детекторного приёмника здесь нет. Но не всё так просто: она есть, но в качестве детектора там используется единственный в схеме транзистор.

Всё дело в напряжении смещения на базе транзистора. В приведённой схеме номинал резистора в цепи базы 4,3 МОм. С таким смещением на базе транзистор работает детектором. В усилительных каскадах номинал такого резистора — 1 МОм и меньше.

Ниже приведена схема приёмника «1-V-0», где левый по схеме транзистор работает как усилитель РЧ, а правый — как детектор:

Далее в разделе есть конструкции с разными экзотическими схемами. Например, схема рефлексного приёмника, когда один и тот же каскад используется и для усиления РЧ, и для усиления ЗЧ. Или приёмник с апериодическим входом, когда колебательный контур находится не на входе первого каскада, а на его выходе. Или приёмник с эмиттерным повторителем (ОК) в первом каскаде, что даёт повышение добротности входного колебательного контура.

После экспериментов со схемами приёмников все дети обычно останавливались на схеме «1-V-1». Подобное обозначение имеют схемы радиоприёмников с одним каскадом усилителя РЧ, детектором и одним каскадом усилителя ЗЧ.

«В центре композиции» находится детектор на диодах, собранный по схеме удвоителя напряжения. Величина прямого падения напряжения на германиевых диодах — порядка 0,3 В. Чтобы обеспечить работу детектора, амплитуда сигнала радиостанции должна быть больше этого значения. Для этого сигнал радиостанции, выделенный на настроенном в резонанс входном колебательном контуре усиливается каскадом ОЭ на левом по схеме транзисторе. Выделенный детектором сигнал ЗЧ усиливается каскадом ОЭ на правом по схеме транзисторе.

На внешнюю антенну такой приёмник принимает в диапазоне СВ несколько радиостанций.

Фотография собранной конструкции радиоприёмника по схеме «1-V-1»:

Конструкции генераторов

На долю детей поколения X хватило радиовещания на диапазонах ДВ и СВ. Дети поколения Y радиовещание на ДВ уже не застали. Детям поколения Z не досталось ни одной достаточно мощной для приёма на «детектор» местной радиостанции в диапазоне ДВ или СВ.

Зато дети всех поколений любят «постучать ключом».

На базе конструктора можно собрать генераторы трёх типов. Сначала даётся схема генератора, полученная из усилителя со стабилизацией путем замыкания входа (левый по схеме вывод конденсатора 0,01 мкФ) на выход (коллектор правого по схеме транзистора):

Затем даётся пример со схемой практически симметричного мультивибратора, сделанного, как и положено, на базе двухкаскадного усилителя по схеме ОЭ:

С такими схемами можно потренироваться работать на ключе, тем более, что азбука Морзе есть в приложении.

Третий тип генераторов — генераторы с индуктивной обратной связью на одном транзисторе. Они генерируют на только сигналы ЗЧ, но и сигналы РЧ. А с такой аппаратурой уже можно выйти в эфир.

Морзянка

Самая моя любимая конструкция, как водится, последняя в списке. Это конструкция №35 «Морзянка». Диапазон длинных волн (ДВ) для радиовещания не используется уже давно, но в этом диапазоне радиоприёмник может принять сигнал «Морзянки». Правда, сигнал очень слаб, принять его можно на расстоянии 1-2 метра, но и это вызывает дикий восторг у юных радиолюбителей. Проверено на детях поколений X, Y и Z.

Внешне «Морзянка» выглядит так:

Схема её очень проста, частота генерации задаётся настройками колебательного контура, положительная обратная связь осуществляется через катушку связи магнитной антенны. Телеграфный ключ включен после электролитических конденсаторов в цепи питания для предотвращения эффекта «чириканья» (CHIRP).

Видео работы «Морзянки» в эфире:

Секрет успеха «Электронных кубиков»

Модульный конструктор «Электронные кубики» был разработан и выпускался ВНИИ «Электронстандарт».

Мой конструктор для этого института был не первым. У него был предшественник: в №11 журнала «Радио» за 1969 год была статья о подобном радиоконструкторе, выпущенном в Ленинграде. Хотя конструктор из публикации и был изготовлен в 1977 году, состав комплектующих характерен для конца 60-х.

Через пару лет, в 1979 году, ВНИИ «Электростандарт» выпустит МРК-2: «Электронные кубики» на кремниевых транзисторах. Затем последуют «ЭКОН-1» и «ЭКОН-2». У них уже своя армия поклонников.

Данных о ВНИИ «Электронстандарт» очень мало. Вот что удалось найти в описании здания института:

… в 1966 г. ПКБ-170 было преобразовано в Научно-исследовательский институт нормализации и испытаний электронной техники (НИИНИЭТ), который в 1971 г. получил статус Всесоюзного научно-исследовательского института «Электронстандарт». С 1971 г. институт является головным в Комитете оборонных отраслей промышленности по стандартизации, метрологии, надежности, радиационной стойкости электронных приборов, а также по разработке контрольно-измерительного и испытательного оборудования.

Серьёзные люди, настоящие профессионалы, очень серьёзно отнеслись к разработке детского радиоконструктора. Они подобрали правильные схемы и дали их в правильной последовательности.

Итогом их разработки стало устройство, с помощью которого любой усидчивый ребёнок собирал работающий радиоприёмник за пять минут. Кому-то хватало работающей конструкции, кто-то шёл дальше и пытался собрать из кубиков что-то своё.

Никого из моих знакомых этот радиоконструктор не оставлял равнодушным. Он был сделан увлечёнными людьми для увлечённых людей.

Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Идея создания электронного конструктора будоражила мои мысли давно. В детстве у меня был конструктор ЭКОН-1 и хотелось создать что-то похожее, но на современном уровне. На рынке бал правит Знаток, за рубежом есть также примеры модульных конструкторов, но цена и курс не радуют глаз.

С другой стороны в СССР были интересные наработки (одна из них живет в Германии до сих пор и выпускается).

Хотелось также чего то «теплого» в материалах, типа дерева. В 2014 году в рамках проекта ПРОСТОРОБОТ родилась идея электронных кубиков, который в 2015 году получили даже приз от АИДТ за идею на одном из отборочных этапов Startup Tour.

Также в это время я придумал логическую настольную игру «Цепь», которая позволяла играть в «электрические схемы». Игру можно свободно скачать и распечатать по ссылке.

Шло время. Кубики пришлось отложить в сторону, так как цена магнитов нужной мощности делала их достаточно дорогими. Игра «Цепь» дождалась своей очереди в доработке.

В 2016 году я решил вернуться к проекту и «достал» кубики. Первая идея была использовать те же кубики, но сделать крепления по типу пружинных контактов и склеить из картона поле с ячейками, на стенках которых располагались бы контакты:

Конструкция получилась громоздкой, а из-за низкой жесткости стенок кубики не давали нужного качества контакта.

Инженерная мысль двигалась дальше. Небольшое отступление по выбору материала. Вы можете резонно сказать, почему я не воспользовался 3D печатью или лазерной резкой? Ответ прост — у меня нету 3D-принтера (точнее его некуда ставить в квартире), а ближайшая вменяемая резка по цене и качеству находится километрах в 500 от моего города. Даже найти тонкую фанеру оказалось нереальным квестом, не говоря уже об специальной модельной. Плюс давно хотел попробовать привычный любителям настольных игр материал — картон.

Второй вариант был применить способ, который я уже использовал ранее при проектировании Скратчдуино — то есть 2.5 моделирование самих блоков конструктора и магниты для крепления. Этот способ не требовал мощных дорогих магнитов, а у меня дома был запас цилиндрических 5 мм магнитов разной высоты (2 и 3 мм).

Также было решено для начала сделать «физический» аналог настольной игры «Цепь», благо он требовал поля только 4x4, а потом уже собрав все «шишки», сделать поле сборки большего размера (хотя бы 4x6, а лучше 6x8).

Оставался еще один вопрос — из чего сделать контакты. Идеал — медная полоса. Проблема идеала — где ее взять. Также медь немагнитна и надо было бы ставить магниты и на поле и на блоки. С учетом того, что для размещения под контактами надо было бы магниты по мощнее (а это и средства и время на пересылку), поиск подходящего материала продолжился. И взгляд упал на скобы для степлера. Дома были скобы разных размеров, они были стальные (то есть проводили ток и магнитились) и их было много.

В итоге список необходимых компонентов определился — скобы для степлера №35 (26/6 1 упаковка), магниты неодимовые С-5x2-N35 и C-5x3-N35 с никелевым покрытием (проводящим ток), картон (микрогофрокартон, оставшийся от упаковок из-под фотографий и коробок), провод, припой, светодиод, резистор, микролампочка, диод и кнопка. Для склеивания деталей решено было применить клей ПВА, а для пробивания отверстий под магниты подошел обычный дырокол.

Материалы определены, размеры тоже (ячейка 40x40 мм, блок 38x38 мм) и начался непосредственный процесс.

Поле представляет собой лист картона, размеченный на квадраты 40x40 мм, боковые грани которых по центру «простеплерены» блоком скоб.

Скобы я брал такие же, как и для блоков-кубиков, но тут же совершил первую ошибку. Я не посмотрел, что скобы покрыты сверху не проводящим ток материалом и поэтому пришлось позже защищать их. Также я попытался облудить их (что получилось не очень качественно) и размер скоб надо брать больше, чтобы не зависеть от погрешностей изготовления блоков. Если решите повторить эту конструкцию, возьмите скобы шириной около 20 мм и делайте блок шириной 1 см.

Скобы были вставлены в прорези картона и загнуты с обратной стороны. На фото боковые провода нужны для «имитации» общей шины настольный игры «Цепь» и в итоговой версии конструктора будут заменены блоками.

Итак, в результате этой кропотливой работы у нас получается поле с контактными площадками, к которым хорошо примагничиваются наши магниты-контакты.

Теперь нужно было сделать сами блоки с проводниками и радиодеталями. Проблема заключалась еще в том, что в настольной игре были элементы с крестообразным пересечением и скрещивающимися проводниками, а обеспечить контакт всех 4-х магнитов было невозможно (вспомните через сколько точек проходит плоскость). Поэтому было решено отказаться от таких блоков и сделать максиму Т-образные элементы. Для скрещивающихся элементов я планирую использовать специальные мостики-провода в будущем.

Сам блок состоит из трех квадратов картона размером 38x38 мм. В среднем проделаны отверстия под магниты и прорези для скоб. На него сверх приклеивается на клей ПВА второй квадрат только с прорезями для скоб. После этого устанавливается в отверстие маленький магнит 5x2 мм, сверху закрывается блоком скоб, которые загибаются с другой стороны. К ним припаиваются радиодетали или проводники. С другой стороны ставим магниты 5x3 мм и приклеиваем квадрат с отверстиями. За счет того, что магниты «прилипают» к магнитам под скобами они очень плотно держатся и не остаются на поле.

Таким образом изготавливаем заготовки с двумя и тремя магнитными площадками. Затем припаиваем проводники или радиодетали.

Сверху наклеиваем картонные полосы (два или три слоя в зависимости от высоты деталей) и закрываем все картонной «крышечкой», на которой рисуем маркером обозначение (прямой проводник, угловой, Т-образные или радиоэлемент).

В итоге мы получили вот такое поле и набор деталей. Батарею я не стал делать в виде блока (хотя есть идея использовать таблетку на 5 В в будущем), а сделал элемент с двумя проводами, к которым подключаются 3 батарейки.

В процессе тестирования оказалось, что лампочка не зажигалась, если в цепи был светодиод или резистор, а светодиод нельзя было использовать без сопротивления (запах горелой пластмассы это отчетливо показал). Поэтому для имитации игрового процесса было решено собрать «сигнальную» цепь из другого светодиода и резистора на макетной плате, а игру чуть упростить, оставив только один светодиод, который нужно «зажечь» для выигрыша. Это оказалось не критично и такой вариант даже более интересным, так как позволял менять стартовые условия игры. Сама игра «Цепь» в настольной версии также будет переработана и перенесена на поле больше размера, с несколькими лампами и светодиодами и различными стартовыми позициями.

Для игры также были заготовлены карточки, вытягивая которые игрок понимает, какой элемент он может использовать. Ниже итоговое фото игры-радиоконструктора, а также процесс игры.

Данное руководство по эксплуатации представляет как самостоятельную ценность в качестве пособия по изучению радиоэлектроники для начинающих, так и может быть использовано, если есть конструктор, но к нему не сохранилась инструкция.

Руководство было перенабрано в LaTeX, картинки обработаны.

Общие указания
Технические данные
Комплект поставки
Устройство конструктора
Подготовка к работе
Порядок работы
Правила хранения
Приложение 1
Назначение и графическое обозначение радиоэлектронных элементов, входящих в состав конструктора
Приложение 2
Схемы электрические принципиальные электронных устройств и таблицы соединений контактов
Закон Ома.
Последовательное и параллельное включение потребителей тока
Переменный ток
Усилительные устройства
Транзистор - усилительный элемент
Схемы включения транзисторов в усилителях
Однокаскадный усилитель низкой частоты
Двухкаскадный усилитель низкой частоты
Двухкаскадный усилитель низкой частоты на трёх транзисторах
Трёхкаскадный усилитель низкой частоты
Усилитель низкой частоты с использованием микросхемы
Усилитель низкой частоты с использованием микросхемы
Двухтактный усилитель мощности
Двухтактный трансформаторный усилитель
Двухтактный бестрансформаторный усилитель
Радиприёмные устройства
Радиоприёмник 2-V-1
Радиоприёмник 2-V-2
Радиоприёмник 2-V-4
Радиоприёмник 2-V-4
Радиоприёмник 2-V-3
Радиоприёмник 2-V-2
Автоматические устройства
Триггер Шмидта
Триггер Шмидта с усилительным каскадом
Фоторезистор - регулирующий элемент в триггере Шмидта
Индикатор влажности
Мультивибратор
Мультивибратор с переменной частотой колебаний
Ждущий мультивибратор
Электронный коммутатор
Устройство подачи светового сигнала
Генератор с эмиттерной связью
Генератор колебаний на микросхеме
Индикатор внешней освещённости со звуковой индикацией
Индикатор внешней освещённости со световой индикацией
Имитатор щебетания птиц
Электронный маяк
Генератор с непосредственной связью между транзисторами
Звуковой "Маяк"
Генератор нестандартных сигналов
Генератор с затухающими колебаниями
Индикатор освещённости
Мультивибратор на микросхемах
Электронный генератор
Электромузыкальный инструмент
Индикатор влажности
Индикатор сильных звуков
Регулятор напряжения
Генератор пилообразного напряжения
Блокинг-генератор
Сторожевое устройство с проволочной петлёй
Аварийная сирена
Приложение 3
Устройство комнатной антенны
Литература

После опубликования поста По волнам нашей памяти! Редкие электронные игрушки СССР я понял что эта тема многих заинтересовала и поэтому я решил её продолжить. Как оказалось электронных игрушек в СССР было не так уж и мало, но ни одной из ниже перечиленных я в детстве не только не имел, но и не догадывался об их существовании

Луноход «Электроника».

Представлял собой отлично исполненный вездеход на батарейках, но управлявшийся не по радио или по проводам, а программируемый с помощью встроенного пульта.

Умел ездить вперед, назад, поворачивать на заданный угол, мигать лампочкой со звуком «пиу-пиу» и запускать крутящийся снаряд в виде диска. Всего в память помещалось 16 действий. Т.к. игрушка была дорогой (стоил 27 рублей, примерно пятую часть средней зарплаты) и редкой, в неё играли толпой и устраивали всяческие соревнования по программированию роботов(мозговой штурм или социалистические соревнования по программированию роботов). Проводились соревнования трех видов: прохождение из точки А в точку Б за наименьшее время, то же самое но с самой короткой программой (памяти много не бывает, экономь байты!), и преодоление полосы препятствий. В последнем случае победителем объявлялся тот, чей луноход проходил по ней наибольшее расстояние.
Была версия без фар, поворотников и запускаемой вертушки (вместо неё был отсек для батарейки «Крона»), но зато с наличием переднего парктроника. Если луноход упирался мордой в препятствие, то программа останавливалась, не насилуя электромоторчики. Вообще, слабые для такой массы моторы - главный минус обеих модификаций.

Электрический Луноход Lunnik с проводным пультом управления

Радиоконструктор «Мальчиш»

представляет собой набор комплекта радиодеталей, узлов и корпуса для сборки портативного радиоприёмника прямого усиления на транзисторах, работающего в диапазоне длинных волн. Радиоконструктор предназначен для начинаю щих радиолюбителей, имеющих первоначальные знания по радиотехнике.

Радиоконструктор. 10 вариантов + радиоприёмник «Поиск»

11 вариантов - видимо из радиоконструктора на прилагаемой монтажной плате и из деталей входящих в комплект можно было собрать 10 вариантов различных радиоустройств. 11-й вариант, был малогабаритный радиоприёмник прямого усиления для которого была отдельная печатная плата и футляр.

Электроника ИМ-15

Настольная электронная игра в футбол

Электроника ИМ-37

Настольная электронная игра «Футбол: Кубок чемпионов». У каждого игрока имеется 4 кнопки (в отличие от Электроника ИМ-15, клавиши мембранные), три клавиши — направление удара, одна — перехват мяча; Выставление типа и скорости игры, а также включение производится переключателями, расположенными на торцевой части.