Самый лучший акустический выключатель.
Автор: Владислав Мясин
Опубликовано 20.08.2010
Многим из вас приходилось подолгу нащупывать в темноте выключатель настольной лампы, натыкаясь на разные предметы. Этот процесс обычно сопровождается грохотом и нецензурными выражениями. Но теперь этому пришёл конец! Предлагаемый акустический выключатель выгодно отличается от всех подобных: не требует внешнего источника питания, собирается из распространённых деталей (в частности в нём нет реле), имеет неплохую чувствительность и защиту от сетевых помех, а главное – простоту конструкции и настройки.
Хлопок в ладоши – устройство включит свет, ещё хлопок – выключит. Время нахождения в каждом из состояний неограниченно.
Принцип действия
Звуковой сигнал от электретного микрофона поступает на двойной усилительный каскад на транзисторах VT1 и VT2. Применение транзисторов разной проводимости позволило избежать паразитных связей. Конденсатор С3 защищает схему от сетевых помех. Резистор R5 шунтирует вывод 11 микросхемы и одновременно является нагрузкой транзистора VT2. Сигнал на выходе усилителя имеет синусоидальную форму, но для управления триггером сигнал должен быть импульсным. Преобразование сигнала осуществляется одновибратором, выполненным на блоке DD1.1 микросхемы К561ТМ2. Длительность импульса при указанных номиналах R6 C4 составляет 0,5с.
Сердцем устройства является триггер, выполненный на элементе DD1.2 той же микросхемы. Триггер – устройство, имеющее два устойчивых состояния и переключаемое из одного состояния равновесия в другое при каждом воздействии внешнего управляющего сигнала. Когда на выходе триггера (вывод 1 микросхемы) присутствует низкий уровень напряжения, транзистор VT3 закрыт и нагрузка обесточена. При высоком логическом уровне на выходе DD1 транзистор VT3 и тиристор (соответственно) находятся в открытом состоянии и на нагрузку (EL1) поступает напряжение питания. Использование устройства возможно только с лампой накаливания, т.к. на нагрузку подаётся выпрямленное четверкой диодов напряжение, включенных по мостовой схеме.
Источник питания выполнен по бестрансформаторной схеме. Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD2-VD4, проходит через ограничительный резистор R9 и фильтруется стабилитроном VD1 и конденсатором C5. При слишком высоком сопротивлении R9 тока может не хватить для отпирания тиристора, при слишком низком – сгореть стабилитрон. Оптимальное значение R9 составляет 28 кОм. Чувствительность устройства на хлопок составляет 4-6 метров.
Детали
Лампа накаливания ELI рассчитана на напряжение 220-235 В и мощность 7-60 Вт. Электретный микрофон любой. Все постоянные резисторы типа МЛТ, мощность резистора R9 2Вт. Все конденсаторы на напряжение не менее 16В. Стабилитрон VD1 заменяют КС 175А, Д808, Д814А или на аналогичный с напряжением стабилизации 9-12 В. Выпрямительные диоды VD2-VD4 заменяют диодами КД226В, КД258Б, Д112-16 и аналогичные, учитывая, что их обратное напряжение не должно быть менее 300 В. Вместо дискретных диодов можно применить готовый выпрямительный мост типа КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А. Вместо транзистора VT3 можно применить КТ940А-КТ940Г, КТ630А-КТ630В и даже КТ315Б. Транзистор VT1 структуры n-p-n,VT2 структуры p-n-p. Тиристор VS1 должен быть с минимальным током управляющего электрода. Кроме указанного на схеме, это может быть Т112-16-х или другой, с худшими характеристиками, например, типа КУ201 К-КУ201М, КУ202К-КУ202Н.
Монтаж
Устройство собирают на монтажной плате и закрепляют в корпусе из диэлектрического материала. Соблюдайте цоколёвку микросхемы!
При монтаже элементов стремятся к тому, чтобы их выводы имели минимальную длину (для уменьшения влияния помех). Силовую часть монтируют так, чтобы корпуса тиристора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели контакта с другими элементами (не санкционированного по электрической схеме). Не размещайте резистор R9 вблизи других компонентов во избежание их перегрева. Не устанавливайте выключатель на столе, т.к. тряска во время работы может привести к ложному срабатыванию.
Налаживание
Ахтунг! Не касайтесь силовой части включенного в сеть устройства! Не забывайте о предохранителе!
В налаживании устройство не нуждается и при исправных элементах начинает работать сразу после включения. Чувствительность узла можно подкорректировать изменением помехозащитного конденсатора С3, его ёмкость лежит в пределах 0,1-1мкФ. Чем выше ёмкость С3, тем ниже чувствительность.
| На рисунке изображена схема изготовленного мной акустического реле. Данная схема ранее нигде не печаталась. Особенностью конструкции является использование угольного микрофона. Такие микрофоны используются в телефонных аппаратах, в которых отсутствуют усилители не передаче и приеме (ТА-68, ТАН-70, ТАИ-43 и другие). Амплитуда электрических колебаний микрофона достаточна для связи на десятки километров без использования усилителей. Кроме того, он обладает невероятной чувствительностью. Недостатком является узкая полоса пропускания звукового частотного спектра. Но в нашем случае это является плюсом, так как отсекаются лишние звуки и помехи.
Работа схемы. При хлопке в ладоши или щелчке угольный порошок в микрофоне перемещается и меняет свое сопротивление. При этом в точке соединения ограничительного резистора R1 и микрофона появляется переменная составляющая, которая через разделительный конденсатор С 1 поступает на базу транзистора Т 1. Транзистор Т1 является одновременно усилителем переменного и постоянного напряжения. С помощью резистора R2 транзистор Т1 находится в приоткрытом состоянии. Переменная составляющая поступившая на базу, усиливается транзистором и, с коллектора через конденсатор С2, поступает на выпрямитель-удвоитель, собранный на элементах DD1, DD2, C3. Удвоенное постоянное напряжение накапливается на конденсаторе С3, который разряжается по цепи: минус конденсатора, резистор R1, база-эмиттер Т1, плюс конденсатора. Транзистор при этом лавинообразно открывается, срабатывает реле Р1, его контакты замыкаются на время действия звукового сигнала. При настройке работы схемы, иногда оказывается, что её чувствительность слишком велика, срабатывает от проходящих по улице автомашин или от взмаха руки вблизи микрофона. Всё зависит от типа используемого реле. Загрубить схему можно включив последовательно конденсатору С1 переменный резистор. Для того, чтобы переключать нагрузку (лампочки) с помощью хлопков, необходимо дополнить схему триггером. Схема такого триггера на поляризованном реле показана на рисунке 2 – ранее так-же нигде не печаталась.
При подаче звукового сигнала (хлопка, щелчка) временно замыкаются контакты реле КР1. Переменное напряжение 220 В через лампочку Л1 диод D1 положительным полупериодом прикладывается к концу второй обмотки реле РП-4 вывод 8, начало обмотки вывод 7, ограничитель тока резистор R1, конденсатор С1, замкнутые контакты реле КР1, вывод 220В. Зарядный ток конденсатора С1 переключает якорь реле в левое по схеме положение, лампочка Л1 загорается, а лампочка Л2 гаснет, диод D1 блокируется контактами реле, а диод D2 разблокирован и готов к работе. При поступлении следующего звукового сигнала, контакты реле Р1 КР1 замыкаются. Напряжение 220 В через лампочку Л2 и диод D2 прикладывается плюсом к началу первой обмотки контакт 5, с выхода обмотки контакт 6 поступает на резистор R1 и перезаряжает конденсатор С1. Поляризованное реле переключает якорь к правому по схеме контакту. Диод D2 блокируется, а диод D1 готов к работе в следующем цикле. Лампочка Л1 гаснет, а лампочка Л2 загорается. Таким образом при поступлении звуковых сигналов происходи поочерёдное переключение нагрузки. Для того, чтобы триггер выполнял функцию включения и выключения только одной лампочки, нужно исключить из схемы одну из лампочек, а вместо неё включить последовательную цепочку из конденсатора 0.33мкф х 300 В и резистора 5–10 кОм, 2 Вт. При настройке работы триггера необходимо отрегулировать якорь поляризованного реле так, чтобы он хорошо переключался и надёжно фиксировался в правом или левом положении.
Правильно определить начало и конец обмоток реле или поменять полярность включения одного из диодов. Конечно данная конструкция акустического реле на угольном микрофоне больше подходит для начинающих, поэтому в следующей статье будет описано акустическое реле на одной микросхеме, а в качестве датчика использован пьезоэлемент. Автор: Валерий Иванов. Обсудить статью ПРОСТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ |
Обзор никель-кадмиевых аккумуляторов – преимущества и особенности работы.
Знакомство с интересной новинкой – летающая радиоуправляемая платформа "мультикоптер".
Работа схемы. При хлопке в ладоши или щелчке угольный порошок в микрофоне перемещается и меняет свое сопротивление. При этом в точке соединения ограничительного резистора R1 и микрофона появляется переменная составляющая, которая через разделительный конденсатор С 1 поступает на базу транзистора Т 1. Транзистор Т1 является одновременно усилителем переменного и постоянного напряжения. С помощью резистора R2 транзистор Т1 находится в приоткрытом состоянии. Переменная составляющая поступившая на базу, усиливается транзистором и, с коллектора через конденсатор С2, поступает на выпрямитель-удвоитель, собранный на элементах DD1, DD2, C3. Удвоенное постоянное напряжение накапливается на конденсаторе С3, который разряжается по цепи: минус конденсатора, резистор R1, база-эмиттер Т1, плюс конденсатора. Транзистор при этом лавинообразно открывается, срабатывает реле Р1, его контакты замыкаются на время действия звукового сигнала. При настройке работы схемы, иногда оказывается, что её чувствительность слишком велика, срабатывает от проходящих по улице автомашин или от взмаха руки вблизи микрофона. Всё зависит от типа используемого реле. Загрубить схему можно включив последовательно конденсатору С1 переменный резистор. Для того, чтобы переключать нагрузку (лампочки) с помощью хлопков, необходимо дополнить схему триггером. Схема такого триггера на поляризованном реле показана на рисунке 2 – ранее так-же нигде не печаталась.
При подаче звукового сигнала (хлопка, щелчка) временно замыкаются контакты реле КР1. Переменное напряжение 220 В через лампочку Л1 диод D1 положительным полупериодом прикладывается к концу второй обмотки реле РП-4 вывод 8, начало обмотки вывод 7, ограничитель тока резистор R1, конденсатор С1, замкнутые контакты реле КР1, вывод 220В. Зарядный ток конденсатора С1 переключает якорь реле в левое по схеме положение, лампочка Л1 загорается, а лампочка Л2 гаснет, диод D1 блокируется контактами реле, а диод D2 разблокирован и готов к работе. При поступлении следующего звукового сигнала, контакты реле Р1 КР1 замыкаются. Напряжение 220 В через лампочку Л2 и диод D2 прикладывается плюсом к началу первой обмотки контакт 5, с выхода обмотки контакт 6 поступает на резистор R1 и перезаряжает конденсатор С1. Поляризованное реле переключает якорь к правому по схеме контакту. Диод D2 блокируется, а диод D1 готов к работе в следующем цикле. Лампочка Л1 гаснет, а лампочка Л2 загорается. Таким образом при поступлении звуковых сигналов происходи поочерёдное переключение нагрузки. Для того, чтобы триггер выполнял функцию включения и выключения только одной лампочки, нужно исключить из схемы одну из лампочек, а вместо неё включить последовательную цепочку из конденсатора 0.33мкф х 300 В и резистора 5–10 кОм, 2 Вт. При настройке работы триггера необходимо отрегулировать якорь поляризованного реле так, чтобы он хорошо переключался и надёжно фиксировался в правом или левом положении.
Правильно определить начало и конец обмоток реле или поменять полярность включения одного из диодов. Конечно данная конструкция акустического реле на угольном микрофоне больше подходит для начинающих, поэтому в следующей статье будет описано акустическое реле на одной микросхеме, а в качестве датчика использован пьезоэлемент. Автор: Валерий Иванов.