Перешкодостійкий акустичний вимикач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення

 Коментарі до статті

Описано акустичний вимикач лампи розжарювання. Наведено електричну принципову схему та розведення друкованої плати пристрою. В авторському варіанті як мікрофон використаний п'єзовипромінювач ЗП-3. Схема не містить дефіцитних деталей, особливу увагу при розробці акустичного вимикача приділено стійкості до перешкод у мережі живлення.

Ідея акустичного вимикача ненова, тому автор, поставивши за мету виготовити собі такий пристрій, намагався знайти готове рішення, щоб без зайвого клопоту повторити конструкцію. Однак після ознайомлення зі знайденими матеріалами [1-4] довелося шукати своє схемне рішення.

Власник кафе в одному з європейських міст обладнав свій заклад надзвичайно громіздкими меблями. Дорослі відвідувачі, заходячи до кафе, бачать столи та стільці такими, як 4-5-річні діти. Зроблено це для того, щоб батьки на собі відчули незручності та замислились над дитячими проблемами. Малюкам і справді доводиться нелегко через їх маленький зріст. Наприклад, не можуть увімкнути самі світло в туалеті, щоразу доводиться звертатися до дорослих. Їм допоможе акустичний вимикач.

У мене була інша причина для встановлення такого вимикача. У коридорі квартири ще будівельниками колись був встановлений 4-позиційний вимикач зі шнуром, який працював на одну лампочку, який зрештою поламався. Нині таких ні одинарних, ні багатопозиційних вимикачів у продажу я не бачу.

(Натисніть для збільшення)

Як мікрофон акустичного вимикача я вирішив застосувати п'єзоелектричний випромінювач. Схема первісного варіанта акустичного вимикача (рис.1) містить п'єзодатчик типу ЗП-3, підсилювач змінної напруги (УПН) на мікросхемі DА1, мультивібратор, що чекає на мікросхемі DD1.1, тригер DD1.2, підсилювач потужності на транзисторі VT3. Живлення схеми безтрансформаторне. Напруга мережі випрямляється діодним складанням VD1 і надходить на параметричний стабілізатор на стабілітроні VD2. Пульсуюча напруга зі стабілітрону подається на аналог двобазового діода, зібраного на транзисторах VT1 і VT2, а також через діод VD3 на конденсатор С5, який служить фільтром. Аналог двобазового діода включає тиристор VS1 за умови, що конденсатор С5 не шунтований транзистором VT3, що залежить від стану тригера. VS1 навантажений на лампу розжарювання потужністю 15-100 Вт.

УПН побудований за однією з типових схем включення операційного підсилювача від джерела живлення [5]. Підсилювач містить невелику кількість деталей та дозволяє просто регулювати чутливість вимикача зміною номіналу резистора R4. При збільшенні опору резистора R4 чутливість підвищується відповідно при зменшенні опору R2 зменшується.

В результаті бавовни на виході УПН виходить пачка імпульсів. Мультивібратор, що чекає, запускається одним з цих імпульсів і формує свій імпульс, тривалість якого перевищує тривалість бавовни. Тому тригер DD1.2 перемикається при кожному бавовні, а чи не окремими імпульсами пачки.

Схема відразу чудово заробила. Бавовна в долоні - лампа вмикається, друга бавовна - лампа вимикається. Можна було б на цьому і зупинитися, якби не одне "але" лампа включається не тільки з примусу, а й від випадкових перешкод у мережі живлення.

Крім того, пристрій має ще один недолік - при подачі напруги на пристрій лампа зазвичай запалюється. Це небажано, тому що при зникненні напруги мережі та подальшій подачі електроенергії лампу необхідно примусово вимикати. Якщо вдома нікого немає – зайва витрата електроенергії. Але цей недолік досить легко усунути - достатньо зробити примусову установку тригера D1.2 на вході S при включенні пристрою. З випадковими перешкодами в мережі можна боротися довго і, можливо, безрезультатно.

Схема пристрою розроблена так, що не потребує налаштування. Її можна рекомендувати як основу для розробки аналогічного пристрою з живленням від батарей або акумулятора.

Проаналізувавши схеми пристроїв, описаних у літературі [1-4], вирішив запозичувати схему аналога тригера з рахунковим входом на електромагнітному реле [2]. Старомодно? Зате надійно та просто. Адже щоб включити реле, необхідно витратити значно більше енергії, ніж переключити тригер з високоомним входом.

Схема тригера на реле (рис.2) працює в такий спосіб. У вихідному стані конденсатор С1 заряджений через контакти реле К2.1, а резистор R2 до напруги живлення, обмотка реле К2 знеструмлена. Під впливом акустичного сигналу коротко замикаються контакти реле К1.1.

Енергією конденсатора включається реле К2, його контакти перемикаються на самоутримання. Після впливу акустичного сигналу контакти контактної групи К1.1 розмикаються і конденсатор С1 розряджається через резистори R2 і R3. З наступним приходом акустичного сигналу контакти групи К1.1 коротко замикаються. Через резистор R1 заряджається конденсатор С1, шунтуючи обмотку реле К2, внаслідок чого вона знеструмлюється, і реле К2 вимикається.

Запускається мультивібратор, що чекає (рис.1) через диференціюючий ланцюжок C3R7. Диференціюючі ланцюжки не є на заваді стійкими, на відміну від інтегруючих. Рішення напрошується саме собою. Внаслідок експериментів з'явився остаточний варіант пристрою (рис.3).

(Натисніть для збільшення)

Пристрій містить той самий УПН, класичний діодний амплітудний детектор (VD1,VD2 і С5), підсилювач постійного струму на складовому транзисторі (VT1 і VT2) і докладно описаний вище тригер на електромагнітних реле. У завадостійкій схемі акустичного вимикача імпульси з виходу УПН детектуються амплітудним детектором. Під час бавовни на конденсаторі С5 з'являється постійна напруга, що надходить на базу складеного транзистора, навантаженого на реле обмотку К1.

При використанні радіоелементів, вказаних на схемі, акустичний вимикач налаштування не потребує і має хорошу повторюваність. Реле К1 типу РЭС49 має такі паспортні дані: опір обмотки Rоб 1900 Ом, струм спрацьовування I трохи більше 8 мА, тобто. за паспортом при цьому реле напруга спрацьовування U=RобI= 15,2 У. Паспортні дані реле К2 типу РЭС47 такі: опір обмотки 650 Ом, струм спрацьовування трохи більше 21,5 мА.

Аналогічно за паспортними даними для РЕМ47 напруга спрацьовування 14 В. При заміні реле слід перевірити, щоб напруга живлення пристрою було на декілька вольт більше напруги спрацьовування застосованих реле. Для живлення схеми використано силовий трансформатор з вихідною напругою 2х15 В. Випрямлена постійна напруга приблизно 17 В. Споживання постійного струму пристроєм не перевищує 30 мА. При великому розкиді параметрів реле від застосованих, у разі їх заміни, може виникнути необхідність зміни номінальних значень інших елементів тригера.

Акустичний вимикач може працювати з іншими джерелами звукових сигналів. Було перевірено роботу пристрою з динамічним мікрофоном МД-201. У зв'язку з тим, що УПН збудився, можливо, через шнур мікрофона, довелося додати конденсатор ємністю 0,1 мкФ паралельно входу мікрофона для цього випадку. На схемі цей конденсатор не показаний, але в конструкції друкованої плати йому залишено місце, позначене С`.

У акустичний вимикач можна вбудувати пристрій двоступеневого включення лампи розжарювання з метою підвищення її довговічності [6]. Один варіант такого пристрою показано на рис.4, а другий - на рис.5.

(Натисніть для збільшення)

Друкована плата акустичного вимикача розмірами 85х120 мм наведена на рис.6, розташування елементів на друкованій платі – на рис.7.

Друкована плата розроблена з урахуванням підключення пристрою двоступеневого включення лампи розжарювання за схемою рис. 5. Друкарський монтаж односторонній із застосуванням перемичок із ізольованого дроту. У пристрої без зміни малюнка друкованої плати замість мікросхеми К140УД6А можна застосувати К140УД7, К140УД8, К544УД1, К544УД2. Керамічні конденсатори С2С5 типу КМ3, КМ4, КМ5, КМ6 чи К10-17, К10-47. Електролітичні конденсатори С1, С6-С8 типу К50-16, К50-35. Трансформатор Т1 – будь-який малопотужний на вторинну напругу 15-20 В. Якщо трансформатор має одну обмотку, то для випрямляча слід використовувати діодний місток. Після складання плати необхідно переконатися у правильності монтажу деталей, потім розпочати перевірку працездатності пристрою.

Увага! До друкованої плати підводиться небезпечна для життя напруга 220 В змінного струму, тому необхідно дотримуватись підвищеної обережності та наступних рекомендацій. Спочатку перевірте працездатність акустичного вимикача без двоступеневого увімкнення лампи розжарювання. Омметр виміряйте опір навантаження випрямляча на відсутність короткого замикання. Потім на мережні висновки силового трансформатора, не підключаючи їх до плати, подайте 220, попередньо ізолювавши місця з'єднання ізолентою або поліхлорвінілової трубкою. Перевірте спрацювання реле К2 від бавовни в долоні на достатній відстані від датчика звуку. Якщо все гаразд, тоді подайте напругу 220 на плату, підключіть лампу розжарювання і здійсніть перевірку в комплексі.

На останньому етапі впаяйте мережеві висновки трансформатора в плату і вмонтуйте її та датчик звуку у відповідний корпус. Після цієї операції за необхідності можна підбором резистора R4 встановити потрібну чутливість пристрою.

При застосуванні пристрою необхідно враховувати, що для шумних місць, наприклад ковальського цеху, воно не годиться. Не варто встановлювати його і біля гучного телефонного дзвінка. Експлуатація акустичного вимикача протягом приблизно півроку показала, що він спрацьовує тільки від звукових сигналів.

література:

1. Ференці О. Електроніка у нашому будинку/Пер. з угор. -М: Енергоатоміздат, 1988.
2. Сергєєв Б. Акустичний вимикач//Радіо.-1985.-№2.-С.49, 50.
3. Дробниця О.М. Автоматичні розтяжки в стику.-К.: Техніка.- 1978.
4. Кузєв Р. Звуков переключав//Радіо, телевізія, електроніка.-1988.-№12.-С.28.
5. Нестеренко Б.К. Інтегральні операційні підсилювачі. Довідковий посібник із застосування.-М.: Енергоатоміздат.1982.
6. Ковпак О.О. Влаштування двоступінчастого включення ламп розжарювання//Радіоаматор.-1994.-№8.-С.23.

Автор: В. Самелюк

Дивіться інші статті розділу Освітлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Прозорий сонячний елемент 02.01.2021 Фахівці Інчхонського національного університету в Кореї провели дослідження, що доводить можливість створити повністю прозорий сонячний елемент. Він зможе виробляти електроенергію. Професор Джундонг Кім уже продемонстрував перший прозорий сонячний елемент. Новаторський метод цієї розробки полягає у його особливій частині. Штучне Сонце Кореї встановило тепловий рекорд: 20 секунд його температура становила 100 млн градусів. Саме на гетеропереході, що складається з тонких плівок матеріалів, кожен із яких відповідає за поглинання світла. Вченим вдалося поєднати унікальні властивості напівпровідників діоксиду титану та оксиду нікелю. Завдяки цьому підходу спеціалісти створили ефективний прозорий сонячний елемент. Через п'ять років після підписання Паризької угоди щодо клімату світові держави уважно ставляться до можливого безвуглецевого майбутнього планети. Важливою складовою на шляху переходу до цієї мети залишається пошук палива, яке створюватиме відновлювані джерела енергії. До них належать сонце, вітер, вода, хвилі. Сонячна енергія серед них визнана найперспективнішою, надійною, крім того її вважають найбагатшим джерелом енергії на нашій планеті. Технологія використання сонячного світла активно розвивається і за останні десять років вона стала значно ефективнішою, доступнішою та дешевшою. Сонячні батареї активно використовуються з різною метою, їх встановлюють навіть на дахах житлових будинків. Нове покоління таких технологій передбачає інтегрувати сонячні панелі у вікна будинків, екрани мобільних телефонів. Панелі будуть повністю прозорими. Їхні унікальні властивості можуть знайти різні застосування.

Інші цікаві новини:

▪ Окуляри з масажем

▪ Портативний томограф для щурів

▪ Нові скафандри астронавтів від Boeing

▪ 3D-карта GeForce GTX 760 JetStream від Palit

▪ Від емульгаторів можна відмовитись

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоелектроніка та електротехніка. Добірка статей

▪ стаття Мотолібідка. Креслення, опис

▪ стаття Чи бачать собаки сни? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на друкарсько-висікальному апараті. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Мікроконтролерний вимірювач ємності конденсаторів Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Регулятор частоти обертання потужного двигуна. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024