4. Акустическое реле. Автоматика. Радиоэлектроника, схемы радиолюбителям
Расшифровать назначение подобного устройства нетрудно. Ведь акустика — наука о звуке, а реле — устройство для включения, выключения или переключения электрических цепей с помощью электрического тока. Значит, акустическое реле — устройство, реагирующее на звук и управляющее работой какой-то нагрузки, например осветительной лампой, радиоприемником, магнитофоном.
В качестве примера познакомимся с акустическим реле, которое по громкому хлопку в ладоши способно включить в сеть или выключить любую из перечисленных нагрузок или какую-нибудь другую. Причем по первому хлопку нагрузка будет включена в сеть, а по второму — выключена. Продолжительность времени между хлопками может быть сколь угодно большой, акустическое реле все это время будет держать нагрузку включенной и «ожидать» очередного звукового сигнала.
Схема акустического реле приведена на рис. А-31. По ней и разберем работу автомата. Начнем с того момента, когда раздался звуковой сигнал. Микрофон ВМ1, являющийся акустическим датчиком автомата, преобразовал его в электрический сигнал звуковой частоты. С движка подстроечного резистора R1 (он является регулятором усиления автомата, а значит, регулятором порога срабатывания акустического реле) часть сигнала подается через конденсатор С1 на первый каскад усилителя ЗЧ, выполненный на транзисторе VT1. Нужное для нормальной работы транзистора напряжение смещения на базе образуется благодаря включению между базой и коллектором резистора R2.
С нагрузки первого каскада (резистор R3) усиленный сигнал поступает через конденсатор СЗ на следующий каскад, выполненный на транзисторе VT2 по такой же схеме, что и первый. С его коллекторной нагрузки (резистор R6) сигнал подается через конденсатор С4 на каскад, выполненный на транзисторе VT3. Он одновременно является усилителем переменного напряжения и усилителем постоянного тока.
Если сигнала нет, смещение на базе транзистора незначительное — оно зависит от сопротивления резистора R7. Через нагрузку каскада (обмотку электромагнитного реле К1) протекает ток, недостаточный для срабатывания реле.
Как только на базе появляется сигнал звуковой частоты, он усиливается, выделяется на обмотке реле (она представляет для таких сигналов сравнительно большое сопротивление) и поступает через конденсатор С5 на детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2. В результате напряжение смещения на базе транзистора возрастает, увеличивается и постоянный ток в цепи коллектора транзистора. Срабатывает реле К1.
В таком положении реле находится недолго — это зависит от продолжительного звукового сигнала. Но и такого времени вполне достаточно, чтобы контакты К1.1, замкнувшись, подали сигнал на устройство с двумя устойчивыми состояниями — триггер, выполненный на реле К2.
Познакомимся подробнее с работой триггера. Сразу же после включения автомата в сеть заряжается до напряжения питания оксидный конденсатор С6 (через резистор R8 и нормально замкнутые контакты группы К2.1). Как только замыкаются контакты К1.1, конденсатор С6 подключается к обмотке реле К2, и оно срабатывает. Замыкающие контакты группы К2.1 подключают к источнику питания обмотку реле К2 (через резистор R9), и оно самоблокируется. Теперь при размыкании контактов К1.1 реле К2 будет удерживаться током, протекающим через его обмотку и резистор R9. А конденсатор С6 при этом разрядится через резисторы R8 и R10.
При следующем появлении звукового сигнала, когда вновь сработает реле К1, контакты К1.1 подключат разряженный конденсатор С6 к обмотке реле К2. Через цепь R9C6 потечет зарядный ток конденсатора, напряжение на обмотке упадет, и реле отпустит. Контакты К2.1 возвратятся в исходное состояние.
Таким образом, от одного звукового сигнала реле К2 срабатывает, от другого отпускает. Соответственно его контакты К2.2 либо подключают нагрузку, питающуюся через разъем XS1, к сети, либо отключают ее.
Для питания акустического реле использован блок, состоящий из понижающего трансформатора Т1 и двухполупериодного выпрямителя, выполненного на диодах VD3—VD6 по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение фильтруется оксидным конденсатором С7. Чтобы предупредить возможное самовозбуждение усилителя, питание на первый каскад подается через фильтрующую цепочку R4C2.
Теперь о деталях автомата. Транзисторы первых двух каскадов высокочастотные. Объясняется это вовсе не необходимыми частотными параметрами усилителя, а получением возможно большего усиления автомата при меньшем числе каскадов. А для этого нужны транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока. Таким требованиям отвечают транзисторы П416Б. Отберите те из них, у которых коэффициент передачи 100…120. В третьем каскаде можно использовать транзисторы МП25А, МП25Б, МП26Б с коэффициентом передачи 30…40.
В детекторе могут работать диоды Д9В—Д9Л, а в выпрямителе — любые из серий Д226, Д7. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, подстроечный — СПО-0,5. Оксидный конденсатор С2 — К50-12, С6 и С7 — К50-3, остальные — МБМ.
Реле К1 — РЭС6, паспорт РФО.452.143, с сопротивлением обмотки 550 Ом, током срабатывания 22 мА и током отпускания 10 мА. Реле К2 — РЭС9, паспорт РС4.524.200, с сопротивлением обмотки 500 Ом, током срабатывания 28 мА и током отпускания 7 мА. Подойдут и другие реле, но при их выборе следует помнить, что реле К1 должно срабатывать при токе не более 25 мА и отпускать при токе не менее 8 мА, а К2 срабатывать при токе не более 40 мА и отпускать при токе 6…15 мА.
Под эти детали и разработана печатная плата (рис. А-32) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Соединительные проводники образованы методом прорезания изоляционных канавок в фольге. Для крепления реле К1 в плате вырезано окно прямоугольной формы, под колодки же с контактами реле К2 выпилены фигурные отверстия. Соединения выводов обмоток и контактов обоих реле выполнены со стороны печатных проводников. С этой же стороны смонтированы резисторы R8—R10.
При желании можно вообще обойтись без фольгированного материала и смонтировать детали навесным способом на плате таких же размеров из подходящего изоляционного материала. Для подпайки выводов деталей на плате устанавливают монтажные шпильки и соединяют их между собой в соответствии со схемой монтажным проводом в изоляции.
Двумя уголками плату прикрепляют ко дну корпуса, изготовленного из органического стекла. Заготовки стенок и дна корпуса соединены между собой металлическими уголками. Верхняя крышка корпуса съемная, она крепится к уголкам винтами. Снаружи корпус оклеен декоративной пленкой.
В передней стенке корпуса вырезано отверстие диаметром 14 мм и напротив него изнутри приклеен звуковой датчик — капсюль от головных телефонов ТОН-2. Подойдут капсюли от других телефонов, например ТОН-1, ТЭГ-1, а также капсюли ТК-47, ДЭМШ.
В боковой стенке напротив подстроечного резистора просверлено отверстие под отвертку. На задней стенке размещены выключатель питания Q1 (тумблер ТВ2-2), держатель предохранителя с предохранителем FU1 и двухгнездная розетка XS1 для подключения к автомату нагрузки. Через отверстие в задней стенке выведен шнур питания с вилкой ХР1 на конце.
Рядом с платой ко дну корпуса прикреплен трансформатор питания Т1. Он самодельный и выполнен на магнитопроводе Ш16Х32. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 160 витков ПЭВ-1 0,2. Подойдет и готовый трансформатор мощностью не менее 5 Вт и напряжением на вторичной обмотке 13…15 В.
Настало время наладить автомат. Но прежде нужно тщательно проверить монтаж и убедиться в надежности соединений. После этого включают автомат и измеряют сначала выпрямленное напряжение на конденсаторе С7 (примерно 19 В), а затем — напряжение на конденсаторе С2 (около 7,5 В). Далее измеряют ток коллектора транзисторов VT1 (1,2 мА) и VT2 (1,5 мА) и при необходимости устанавливают эти токи точнее подбором резисторов R2 и R5 соответственно.
После этого движок подстроечного резистора R1 устанавливают в верхнее по схеме положение, прикрывают микрофон и измеряют ток коллектора транзистора VT3 (2 мА) — он должен быть хотя бы на 1…2 мА ниже тока отпускания используемого электромагнитного реле К1. Точнее этот ток устанавливают подбором резистора R7.
Открыв микрофон и плавно перемещая движок резистора из нижнего по схеме положения в верхнее, хлопают в ладоши и замечают увеличение тока коллектора транзистора VT3. При определенном положении движка резистора этот ток должен возрастать до тока срабатывания реле К1, но по окончании хлопка падать ниже тока отпускания.
Далее включают в розетку XS1 вилку настольной лампы и проверяют действие триггера. При первом хлопке лампа должна, например,
зажигаться, а при последующем — гаснуть. Если же она при хлопке зажигается, а после него сразу же гаснет, значит, протекающий через резистор R9 и обмотку реле К2 ток ниже тока отпускания. В этом случае достаточно подобрать резистор R9.
Может наблюдаться и такое явление — лампа хорошо управляется хлопками, а, например, после громкого и продолжительного произнесения какого-нибудь слова не гаснет. Это свидетельствует о том, что протекающий через резистор R8 и обмотку реле К2 ток выше тока отпускания, и он удерживает якорь реле. Достаточно подобрать резистор R8 с большим сопротивлением — и дефект будет устранен.
Окончательно движок подстроечного резистора устанавливают в такое положение, при котором настольная лампа зажигается от хлопка в ладоши с расстояния 4…5 м.
siblec.ru
Две схемы акустических реле
Предлагаем вашему вниманию несколько интересных и несложных схем акустических реле, которые можно использовать дома, в подъезде или на улице для включения и выключения освещения и бытовой аппаратуры. Попробуйте собрать одно из них чтобы оценить удобство управления светом в комнате по хлопку.
Автомат включения освещения.
Вот первая схема, принцип ее работы таков: в исходном состоянии мы имеем уровень логического 0 на выходе 5 триггера DD1.1 и 9 триггера DD1.2 .Транзистор VT2 закрыт, реле К1 без напряжения.
При подаче звукового сигнала (можно хлопнуть в ладоши), звук микрофоном ВМ1 преобразуется в электрический импульс, который усилится транзистором VT1.
С коллектора транзистора усиленный сигнал приходит на вход 4 — триггера DD1.1, работающего по схеме одновибратора.
После чего с выхода 5 DD1.1 положительный импульс идет на тактовый вход триггера DD1.2, включенный по схеме Т — триггера, переключает его, транзистор VT2 открывается и выключает реле К1, своими контактами коммутируя нагрузку (на схеме не показаны).
ТриггерDD1.2 изменяет свое состояние после каждого нового звукового сигнала и на его выходе 9 происходит чередование уровней логического 0 и 1. Вследствие этого транзистор VT2 синхронно открывается или закрывается. Если последует второй звуковой сигнала — реле К1 выключится и обесточит нагрузку.
Настройка схемы заключается в необходимости подбора сопротивления резистора R1. Следует учитывать, что микрофон должен быть только угольным.
Чувствительное акустическое реле.
Устройство работает по принципу триггера с двумя устойчивыми состояниями, которые, реагируя на кратковременный звуковой сигнал, улавливаемый микрофоном переводит триггер в другое состояние, включая и выключая нагрузку таким образом.
Звуковой сигнал (хлопок в ладоши) попадает на угольный микрофон (типа МК16-У), после чего фильтруется цепью C1R2, (пропускает только сигнал с частотой звуковых колебаний хлопка в ладоши).
Этот сигнал усиливается транзистором VT1, рекомендуется использовать транзистор с высоким коэффициентом усиления по току. Усиленный сигнал с коллектора VT1 поступает на вход триггера собранного на транзисторах VT2,VT3.
Инверсное состояние на коллекторах VT2 и VT3 друг относительно друга обеспечивается обратной связью, проходящей через резистор R6. Cигнал с высоким уровнем c коллектора VT3 через VD3 и резистор R13 включает ключ на VT4 и реле К1, это реле своими контактами коммутирует нагрузку. Для нагрузки можно применять различные исполнительные устройства, но из-за конструктивных особенностей реле через его контакты, не стоит использовать мощную нагрузку. В случае мощной нагрузки (более 60Вт) следует применять соответствующее реле или заменить ключом на тиристоре оконечнный коммутирующий узел.
Микрофон ВМ1 можно взять из бычного телефонного аппарата. Диоды КД 522 или другие кремниевые или германиевые, Д220, Д9.
В качестве реле можно использовать РЭС 9 (паспорт РСТ.524.204.) напряжение срабатывания 10 В. При снижении напряжение источника питания , возможно использование РЭС 10, РЭС 15.
Данная схема проверена на практике и продемонстрировала хорошую стабильность, также положительным качеством этой схемы является хорошая чувствительность (реагирует с 10-15 м) и помехоустойчивость колебаний в сети. Можно использовать питание от 9 до 16 в, результаты показывают хорошую работоспособность. При изменении напряжения следует подобрать соответствующее реле.
payaem.ru
Акустическое реле
Описанное в статье акустическое реле можно использовать для управления (включения/выключения) различных бытовых приборов. Разработал устройство Марек Ще-пански (Польша) и применил его для дистанционного включения и выключения освещения в своей комнате. Срабатывает акустическое реле отзвука, издаваемого хлопком в ладоши на расстоянии до 10 м: первый хлопок — происходит включение, второй хлопок — выключение реле.
На рисунке показана схема акустического реле. Звук от хлопка улавливает микрофон, что приводит к образованию сигнала малого уровня, порядка нескольких милливольт, на входе усилителя, построенного на транзисторе Т1.
На его выходе появляется генерация. Для ее устранения сигнал поступает на вход операционного усилителя US2. После подачи на его вход усиленного сигнала с микрофона через 500 мс (зависит от длительности генерации) вырабатывается сигнал, который поступает на бистабильный мультивибратор US3.
На выходе микросхемы US3 вырабатывается два напряжения: 0 В в режиме ожидания и около 12 В в рабочем режиме. Далее это напряжение поступает для усиления на транзистор Т2, у которого достаточно величины коллекторного тока для управления катушкой реле РК. Электромагнитное реле шунтируется диодом D5 для защиты полупроводниковых устройств от перенапряжений при срабатывании и выключении электромагнитного реле.
В исходном состоянии на выводе 3 микросхемы US2 должно присутствовать напряжение 0 В, в свою очередь, на выв. 2 с помощью потенциометра Р1 нужно выставить напряжение, немного больше 0 В. В это время на выходе (выв. 6) напряжение должно быть около 0 В. С появлением входного сигнала на выв.6 появится напряжение 12 В, которое будет подано на временное устройство US3. В результате сигнал с вывода 1 приведет к открытию транзистора Т2, сработает реле и засветится светодиод D6.
Конденсатор О 0 и резистор R7 служат для принудительной установки микросхемы бистабильного устройства US3 в режим ожидания. Второе бистабильное устройство, входящее в состав микросхемы 4013, не используется, а его выводы закорочены на массу.
Для питания схемы акустического реле, с учетом повышенной чувствительности усилительного каскада на транзисторе Т1 к напряжению питания, используется интегральный стабилизатор напряжения US 1 7812.
Вместо микрофона можно использовать динамик с внутренним сопротивлением 4 или 8 Ом.
При настройке устройства следует обратить внимание, чтобы напряжение на коллекторе транзистора TI равнялось приблизительно половине напряжения питания. В противном случае необходимо подобрать номинал резистора R1.
Метки: Акустическое реле, Марек-Ще-пански, Сигнал с микрофона.
radio-technica.ru
12 схем автоматического реле (температура, звук, свет, влажность)
Релейные схемы используются в системах авторегулирования: для поддержания заданной температуры, освещенности, влажности и т.д. Подобные схемы, как правило, похожи и в качестве обязательных узлов содержат датчик, пороговую схему и исполнительное или индикаторное устройство (см. список литературы).
Релейные схемы реагируют на превышение контролируемого параметра над заданным (установленным) уровнем и включают исполнительное устройство (реле, электродвигатель, тот или иной прибор).
Также возможно оповещение звуковым или световым сигналом о факте выхода контролируемого параметра за пределы допустимого уровня.
Термореле на транзисторах
Термореле (рис. 1) выполнено на основе триггера Шмитта. В качестве датчика температуры используется терморезистор (резистор, сопротивление которого зависит от температуры).
Потенциометр R1 устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. Его регулировкой добиваются срабатывания исполнительного устройства (реле К1) при изменении сопротивления терморезистора.
Рис. 1. Схема простого термореле на транзисторах.
В качестве нагрузки в этой и других схемах этой главы может быть использовано не только реле, но и слаботочная лампа накаливания.
Можно включить светодиод с последовательным токоограничивающим резистором величиной 330…620 Ом, генератор звуковых колебаний, электронную сирену и т.д.
При использовании реле контакты последнего могут включать любую электрически изолированную от цепи датчика нагрузку: нагревательный элемент либо, напротив, вентилятор.
Для защиты выходного транзистора от импульсов напряжения, возникающих при коммутации обмотки реле (индуктивной нагрузки), необходимо включать параллельно обмотке реле полупроводниковый диод.
Так, на рис. 1 анод диода должен быть соединен с нижним по схеме выводом обмотки реле, катод — с шиной питания. Вместо диода с тем же результатом может быть подключен стабилитрон или конденсатор.
Термореле на тиристоре
Термореле [МК 6/82-3] (рис. 2) имеет выходной каскад с самоблокировкой на тиристоре.
Рис. 2. принципиальная схема термореле на транзисторе и тиристоре.
Это приводит к тому, что после срабатывания схемы выключить сигнализацию можно только после кратковременного отключения питания устройства.
Простой термоиндикатор
Термореле (рис. 3), или, говоря точнее, термоиндикатор, выполнен по мостовой схеме [ВРЛ 83-24]. Когда мост сбалансирован, ни один из светодиодов не светится. Стоит температуре повыситься, включится один из светодиодов.
Рис. 3. Принципиальная схема простого термо-индикатора на одном транзисторе и светодиодах.
Если температура, напротив, понизится, загорится другой светодиод. Чтобы различать, в какую сторону изменяется температура, для индикации ее повышения можно использовать светодиод красного свечения, а для индикации понижения — светодиод желтого (или зеленого) свечения. Для балансировки схемы вместо резистора R2 лучше включить потенциометр.
Фотореле на транзисторах
Фотореле (рис. 4) отличается от термореле (рис. 16.1) тем, что вместо терморезистора использован фоточувствительный прибор (фотодиод или фотосопротивление).
Рис. 4. Принципиальная схема простого фото-реле на транзисторах.
Фотореле с двухкаскадным усилителем
Схема фотореле, показанная на рис. 5, содержит двухкаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторах разного типа проводимости.
Рис. 5. Принципиальная схема фотореле с двухкаскадным усилителем.
При изменении электрического сопротивления фотодиода и, соответственно, смещения на базе транзистора VT1, увеличится коллекторный ток выходного транзистора усилителя VT2, и напряжение на резисторе R2 возрастет.
Как только это напряжение превысит напряжение пробоя порогового элемента — полупроводникового стабилитрона VD2, включится оконечный каскад на транзисторе VT3, управляющий работой исполнительного механизма (реле).
Использование в схеме порогового элемента (полупроводникового стабилитрона) повышает четкость срабатывания фотореле.
Фотореле со звуковой сигнализацией
Фотореле (рис. 6) является таковым не в полной мере, поскольку реагирует на изменение освещенности плавным изменением частоты генерируемых колебаний [B.C. Иванов].
Рис. 6. Принципиальная схема фотореле со звуковой сигнализацией.
В то же время это устройство может работать совместно с измеряющими частоту приборами, частотно-избирательными реле, сигнализировать высотой звукового сигнала об изменении освещенности, что может быть весьма актуально для слабовидящих.
Схема реле влажности, реле уровня жидкости
Реле влажности или реле уровня жидкости (рис. 7) так же, как и некоторые из вышеприведенных схем выполнено на основе триггера Шмитта [МК 2/86-22].
Рис. 7. Принципиальная схема реле влажности, реле уровня жидкости.
Порог срабатывания устройства устанавливают регулировкой потенциометра R3. Контакты датчика влажности выполнены в виде медного (Си) и железного (Fe) стержней, погруженных в землю.
При изменении содержания влаги в земле электропроводность среды и сопротивление между электродами меняются. С увеличением смещения на базе транзистора VT1 он открывается.
Коллекторный и эмиттерный токи транзистора возрастают, что приводит к росту напряжения на потенциометре R3 и, соответственно, к переключению триггера.
Реле срабатывает. Устройство может быть настроено на уменьшение электропроводности земли ниже заданной нормы. Тогда, при срабатывании исполнительного устройства, включается система автоматического полива земли (растений).
Реле времени
Реле времени (рис. 8) описано в книге П. Величкова и В. Христова (Болгария). Кратковременное нажатие на кнопку SA1 разряжает времязадающий конденсатор С1 и устройство начинает «отсчет времени».
Рис. 8. Принципиальная схема реле времени на транзисторах.
В процессе заряда конденсатора напряжение на его обкладках плавно увеличивается. В итоге, через некоторое время реле сработает, и включится исполнительное устройство.
Скорость заряда конденсатора, а, следовательно, и время выдержки (время экспозиции) можно изменять потенциометром R1. Реле обеспечивает максимальное время экспозиции до 10 сек при указанных на схеме параметрах элементов. Это время может быть увеличено за счет увеличения емкости конденсатора С1, либо сопротивления потенциометра R1.
Стоит отметить, что для столь простых схем «аналоговых» таймеров стабильность временного интервала невелика. Кроме того, нельзя до бесконечности наращивать емкость времязадаю-щего конденсатора, поскольку заметно возрастает его ток утечки.
Такой конденсатор неприемлем в схемах «аналоговых» таймеров. Существенно увеличить время экспозиции за счет сопротивления потенциометра R1 также нельзя, поскольку входное сопротивление последующих каскадов, если только они не выполнены на полевых транзисторах, невелико.
Аналоговые таймеры (реле времени) широко используют при фотопечати, для задания времени выполнения каких-либо процедур. Эти устройства используются, например, для получения воды, ионизированной серебром.
Реле что реагирует на уровень напряжения
Реле напряжения (рис. 9, 10) используются для контроля заряда или разряда элементов питания, аккумуляторов, контроля напряжения питания, поддержания напряжения на заданном уровне. Схемы, описанные в книге П. Величкова и В. Христова, предназначены для контроля разряда (рис. 9) или перезаряда (рис. 10) аккумулятора.
Рис. 9. Принципиальная схема реле для контроля разряда аккумулятора.
Рис. 10. Принципиальная схема реле для контроля перезаряда аккумулятора.
При необходимости напряжение срабатывания этих устройств может быть изменено. Порог срабатывания задается типом стабилитрона. Для изменения в небольших пределах порога срабатывания подобных реле последовательно со стабилитроном можно включать 1 — 3 германиевых Щ9) или кремниевых (КД503, КД102) диодов в прямом направлении.
Катоды диодов должны «смотреть» в сторону базы входного транзистора. Германиевый диод смещает порог срабатывания примерно на 0,3 В, а кремниевый — на 0,5 В.
Для цепочки из двух, трех диодов эти значения удваиваются (утраиваются). Промежуточные значения напряжений можно получить при последовательном включении германиевого и кремниевого диодов (0,8 В).
Акустическое реле
Акустическое реле (рис. 11, 12) используют для контроля уровня шума, а также в составе систем охранной сигнализации [Б.С. Иванов, М 2/96-13]. Помимо прочего, такие схемы часто используют в системах связи — в устройствах голосового управления каналом связи.
Рис. 11. Принципиальная схема акустического реле.
Рис. 12. Принципиальная схема акустического реле на транзисторах.
Так, при разговоре автоматически и без вмешательства оператора происходит переключение радиостанции или линии связи с приема на передачу. Устройство содержит датчик звукового сигнала — микрофон, в качестве которого можно использовать обычный микротелефонный капсюль, усилитель низкой частоты, детектирующее и исполняющее (релейное) устройство.
Коэффициент усиления УНЧ определяет чувствительность акустического реле. На микрофон может быть установлен звукоулавливающий рупор для повышения направленных свойств акустического реле. Резонансный фильтр, включенный после УНЧ, позволяет акустическому реле реагировать только на звук определенной частоты и игнорировать остальные звуки.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003.
www.qrz.ru
Схема акустического датчика (звуковое реле) на микросхемах CD4069, CD4020
Этот датчик можно применить в системе автоматического управления освещением, чтобы по его сигналу включать свет, если в помещении кто-то ходит или разговаривает, по хлопку в ладоши, или в охранной системе, чтобы реагировать на шум в том месте, где шума быть не должно, да и много других применений ему можно найти.
Главной особенностью датчика является то, что его усилительные каскады выполнены на логических инверторах микросхемы CD4069, переведенных в аналоговый усилительный режим. Этот датчик — ещё одна демонстрация того, как логические микросхемы могут работать в аналоговом режиме.
Схема акустического сенсора
Чувствительный элемент датчика -микрофон М1. Здесь используется миниатюрный микрофон от диктофона, он электретный, к сожалению, тип его не известен (маркировка отсутствует), но с большой степенью достоверности можно утверждать, что здесь можно применить практически любой стандартный электретный микрофон с двумя выводами и встроенным усилителем.
Питание на микрофон поступает через блокирующую RC-цепочку R1-C1, резистор R2 служит нагрузкой его встроенного усилителя. Сигнал через конденсатор С2 поступает на подстроечный резистор R3, которым можно регулировать чувствительность датчика в целом.
Далее, сигнал поступает на усилитель НЧ, выполненный на логических элементах D1.1-D1.3 микросхемы CD4069. Для того чтобы данные элементы работали в усилительном аналоговом режиме цепь из трех последовательно включенных элементов охвачена обратной связью, состоящей из резисторов R4 и R5. Теоретически, коэффициент усиления этого усилителя будет равен делению R5 на R4.
На самом деле, он будет существенно ниже. На элементе D1.4 сделан еще один усилитель, данный элемент в аналоговый режим переведен цепью обратной связи, состоящей из резистора R6.
При наличии достаточного уровня громкости, этот усилитель переходит в режим ограничения и на его выходе появляются хаотические импульсы логической амплитуды, которые через конденсатор С5 поступают на вывод 11 счетчика D2. Цепь C5-R7 эти импульсы преобразует в положительные, и первый же из них устанавливает счетчик D2 в нулевое положение.
Исходным, является такое положение счетчика D2, в котором на его старшем выходе (вывод 3) присутствует логическая единица. При этом, высокий логический уровень с вывода 3 D2 через диод поступает на вывод 13 D1.5. А на элементах D1.5 и D1.6 выполнен мультивибратор, генерирующий импульсы, поступающие на счетный вход счетчика D2 (на его вывод 10).
Пока на вывод 13 D1.5 через VD1 проходит логическая единица, мультивибратор D1.5- 1.6 заблокирован, и импульсы не генерирует.
Если же, уровень звука достаточный для срабатывания датчика, то амплитуда импульсов с выхода D1.4 будет достаточной для обнуления счетчика D2. При этом, на его всех выходах, в том числе и на старшем, устанавливается логический ноль. При этом, диод VD1 закрывается и перестает влиять на вход логического элемента D1.5.
Мультивибратор D1.5-D1.6 запускается и генерирует импульсы, поступающие на вход «С» D2. А логический ноль на выводе 3 D2 зажигает индикаторный светодиод, и служит сигналом к тому, что датчик сработал.
Рис. 1. Принципиальная схема акустического датчика (звукового реле) на двух микросхемах.
Дальше ситуация может развиваться двумя путями. Если звук прекратился, то счетчик D2 посчитает импульсы, генерируемые мультивибратором D1.5-D1.6, и, примерно через 15 секунд, на его выводе 3 установится логическая единица. Светодиод погаснет, а диод VD1 выключит мультивибратор.
Если звук не прекращается, или повторяется чаще, чем один раз в 15 секунд, то счетчик D2 будет периодически обнуляться импульсами с выхода D1.4, и состояния с единицей на выводе 3 не достигнет.
Таким образом, ноль на выводе 3 D2 присутствует столько времени, сколько звучит звук, раздающийся с интервалами не реже чем 15 секунд, плюс еще 15 секунд. Например, если этот датчик должен управлять лампой по хлопку в ладоши, то после каждого хлопка свет будет гореть 15 секунд.
Время 15 секунд некритично, его можно изменить как угодно, для этого нужно изменить соответствующим образом частоту импульсов, генерируемых мультивибратором на D1.5-D1.6 подбором сопротивления R8 или емкости С6.
Детали и их замена
Светодиод HL1 нужен только для демонстрации работы датчика, в реальном устройстве его можно исключить из схемы.
Микросхему CD4069 можно заменить любой из «…4069» или отечественным аналогом К561ЛН2. Микросхему CD4020 можно заменить любой из «…4020» или отечественным аналогом К561ИЕ16.
Напряжение питания может быть от 5 до 15V, но нужно учитывать, что при увеличении напряжения питания усилительные свойства усилительных каскадов на основе инверторов микросхемы CD4069 снижаются.
Тюльгин Ю. М. РК-2016-04.
www.qrz.ru