Справочник радиолюбителя

Акустический сенсор для дистанционного управления освещением

Приведено описание автономного сенсора для дистанционного включения-выключения освещения или других бытовых устройств. По сравнению с известными устройствами [ 1 ] подобного назначения предлагаемый сенсор отличается помехоустойчивостью и незначительным потреблением в дежурном режиме.

При частых пропаданиях напряжения в электрической сети, а также в помещениях без освещения для дистанционного включения и выключения освещения или других бытовых устройств, выручит акустический сенсор аварийного освещения с автономным питанием, запускаемый в действие хлопками ладоней, ударами палкой и другими резкими звуками.

При разработке устройства было поставлено несколько условий:

1. Экономичность.

2. Небольшое питающее напряжение.

3. Безопасность в пожарном отношении.

4. Малое количество деталей и несложная в наладке схема.

5. Дистанционное включение и выключение с помощью акустических сигналов.

6. Защита от одиночных акустических импульсов.

Схема предлагаемого сенсора показана на рис.1. Источником сигнала служит любой электретный микрофон ВМ1, например, использующийся в телефонии CZN-15. Усилитель сигнала микрофона собран на двух элементах цифровой микросхемы К561ЛЕ5, которые, благодаря наличию резисторов обратной связи R2 и R3, работают в режиме линейного усиления. Для устранения возможного самовозбуждения и коррекции амплитудно-частотной характеристики усилителя параллельно резисторам включены конденсаторы СЗ и С4. Для устранения возможности срабатывания схемы от мощных, близких к периодическим, помех, например, от раскатов грома, величины емкости переходных конденсаторов С1 и СЗ выбраны небольшими. Форма сигнала на выходе элемента DD1.2 может иметь сложную структуру, поэтому, для выделения огибающей этого сигнала, использован амплитудный детектор с удвоением напряжения на диодах VD1 и VD2. Выходное напряжение детектора подается на формирователь импульсного напряжения на элементах DD1.3 и DD1.4. Благодаря положительной обратной связи через резистор R7, охватывающей элементы DD1.3 и DD1.4, формирователь выполняет функцию триггера Шмитта, т.е. выходные импульсы триггера имеют очень крутые фронты, что гарантирует надежный запуск последующей схемы. Порог срабатывания триггера Шмитта и чувствительность всего устройства подбирают потенциометром R4. Выходное напряжение триггера Шмитта поступает на вход линейки из двух D-триг-геров, работающих в счетном режиме. Поэтому только после двух «хлопков» подряд на выходе триггера DD1.4 появляется высокий потенциал, который через эмиттерный повторитель VT1 включает осветительное устройство.

Последующие два «хлопка» выключают осветительное устройство, собранное на транзисторе VT2. Оно представляет собой блокинг-генератор, к коллекторной обмотке которого параллельно подключены сверх яркие светодиоды в количестве 5-7 штук. Через диоды протекают импульсы тока со скважностью 3…4 и частотой 10…23 кГц. Такая схема питания светодиодов имеет высокий коэффициент полезного действия, так как позволяет отказаться от гасящего сопротивления. Средняя величина питающего тока меняется от 32 до 18 мА при уменьшении напряжения батареи GB1 от 6 до 5 В. Если питать светодиоды непосредственно от источника постоянного тока, то потребление тока возрастет до 140 мА.

Для защиты сенсора от случайных редких акустических помех служит цепочка R8C9. При воздействии такой помехи на выходе Q триггера DD2.1 появится высокий потенциал, который через резистор R8 начинает заряжать конденсатор С8. Примерно через 5 с напряжение на нем достигает половины напряжения питания триггера, которое по входу R DD2.1 переводит триггер в начальное положение. Диод VD1 служит для быстрого перехода триггера в начальное положение.

В дежурном режиме ток потребляется только микросхемой DD1 через красный светодиод VD3. Он служит индикатором включения и снижает напряжение питания микросхемы с 6 до 4,2 В. Этим достигается уменьшение тока потребления в дежурном режиме до 1 мА и увеличение коэффициента усиления усилителя DD1.1-DD1.2.

Трансформатор блокинг-генератора содержит две обмотки по 40-50 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,35…0,51 мм, намотанных на ферритовом кольце диаметром 20…22 мм высотой 5… 6 мм с магнитной проницаемостью 2000. Для защиты от случайного короткого замыкания нагрузки (в данном случае светодиодов) в схему введен плавкий предохранитель FU1 на ток 0,25 А.

В зависимости от типа примененных гальванических батарей в дежурном режиме устройство сохраняет работоспособность до 3 месяцев. Не исключается также возможность питания устройства от аккумуляторов. Кроме того, вместо светодиодов можно использовать другой исполнительный механизм, например, реле для включения различных бытовых устройств.