Техника и электроника

Электронные устройства для дома

Электронные переключатели приводятся в действие не только вручную, они могут управляться и электрическим сигналом. Хорошим примером тому является звуковой переключатель, схема которого сравнительно проста, но тем не менее довольно эффектна, особенно при использовании ее в управлении сетевыми устройствами, например выключателем освещения. Резкий хлопок ладоней включает устройство, еще один резкий хлопок — и устройство выключается, что, вероятно, удивит Ваших друзей, далеких от электронной техники.

Прежде чем познакомиться с принципом действия звукового переключателя, необходимо помнить, что если данная схема используется с тиристором для управления напряжением питания сети, то ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМЫ, ПОДКЛЮЧЕННОЙ К СЕТИ, МОГУТ НАХОДИТЬСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ. ЗАПРЕЩАЕТСЯ КАСАТЬСЯ СХЕМЫ РУКАМИ ИЛИ ИНСТРУМЕНТОМ С НЕИЗОЛИРУЮЩЕЙ РУКОЯТКОЙ ДО ТЕХ ПОР, ПОКА ОНА НЕ БУДЕТ ОТКЛЮЧЕНА ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ.

Теперь обратимся к схеме звукового переключателя, приведенной на рис. 2.1. Звуковые сигналы принимаются микрофоном, в качестве которого может служить любой кристаллический микрофонный капсюль. Звук хлопка ладоней обычно громче, чем любой другой звук, который может возникнуть в жилом помещении, и такой звук обычно имеет более широкий спектр колебаний. Транзистор VT1 усиливает сигналы микрофона,   уровень   которых  составляет  несколько   милливольт.

Емкости конденсаторов С1 и С2 выбираются относительно небольшими, чтобы не допустить усиления на более низких частотах. Большинство резисторов, используемых в этом каскаде, обладают большим сопротивлением, чем резисторы, которые обычно применяются для схем такого типа. Это повышает входное сопротивление устройства, что обеспечивает согласование входных цепей усилительного каскада с микрофоном. При этом повышается и выходное сопротивление каскада, однако это не имеет существенного значения, так как КМОП-микросхема, управляемая выходным сигналом этого каскада, имеет более высокое входное сопротивление. Выходной сигнал усилительного каскада, значение которого при резком хлопке составляет от 1 до 3 В, через конденсатор СЗ поступает на входы КМОП-микросхемы. Кроме этого сигнала на входы микросхемы через переменный резистор RP1, используемый для регулировки чувствительности схемы, подается постоянное напряжение. Переменный резистор можно настроить таким образом, что уровни сигналов на входах микросхемы будут близки к пороговому напряжению срабатывания. Таким образом, входной сигнал КМОП-микросхемы состоит из постоянной составляющей и наложенной на нее переменной составляющей сигнала, поступающего с коллектора транзистора VT1. Если амплитуда положительного сигнала превышает входное пороговое напряжение микросхемы, переключатель срабатывает.

Постоянный (рабочий) ток микросхемы сравнительно небольшой (около 0,3 мА при напряжении питания 9 В), и поэтому данную схему можно использовать в устройствах с питанием от батареек. Однако для создания источника питания от сети переменного тока в схеме дополнительно используются два диода VD1 и VD2, предназначенные для выпрямления переменного напряжения, снимаемого с выхода небольшого трансформатора с выводом от средней точки. Тиристор, на управляющий электрод которого подается сигнал с эмиттера транзистора VT2, через ограничительный резистор подключает и отключает электрическую сеть.

Конструкция переключателя собирается на плате, размеры которой немного больше предыдущей, с 24 полосками по 37 отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. В полосках необходимо сделать 20 разрезов, места расположения которых отмечены красным цветом на рис. 2.2. Расположение элементов переключателя и перемычек, которых в схеме 15, показано на рис. 2.3.

При использовании в устройстве питания от батареек диоды VD1 и VD2 можно не включать в схему, а резистор R 7 заменить перемычкой. В случае же питания от сетевых устройств следует иметь в виду, что номинальная мощность резистора R 7 должна быть не менее 1 Вт, а диоды устанавливаются в соответствии со схемой их включения. Собранная плата проверяется следующим образом: к схеме подключается источник питания напряжением 9 В, между выходом схемы и отрицательной шиной источника питания включается измерительный прибор, а к входу схемы временно подключается микрофон. Регулировка чувствительности микросхемы осуществляется с помощью переменного  резистора RP1. Вращение ручки переменного резистора по часовой стрелке повышает ее чувствительность, и где-то на половине пути его хода достигается пороговое напряжение микросхемы, в результате чего схема входит в режим генерирования колебаний. Это происходит при напряжении, равном примерно половине напряжения источника питания (4,5 В). После возвращения ручки переменного резистора в первоначальное состояние путем ее медленного вращения в обратном направлении сигнал на выходе становится равным нулю или полному напряжению источника питания. Резкий хлопок ладоней должен привести к срабатыванию переключателя. Если переключатель сразу не срабатывает, необходимо повторить эксперимент. После непродолжительного поиска правильного положения ручки переменного резистора Вы добьетесь положительного результата.

Окончательная сборка переключателя зависит от его конкретного применения, т.е. от того, с каким устройством он будет работать. Следует помнить, что схема переключателя работает от источников питания низкого напряжения, поэтому тиристор, используемый для управления устройствами высокого напряжения, необходимо устанавливать на отдельной плате. Для исключения вибрации микрофон крепится к рамке или в корпусе через прокладку из пенопласта или аналогичного материала. Типичная схема соединений для переключения сетевых устройств показана на рис. 2.4. Если окончательная регулировка переключателя проводится при подключенной электрической сети, то для настройки переменного резистора необходимо использовать инструмент с изолирующей рукояткой.

Плата: 24 полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; панель на 14 выводов, двухрядное расположение; плата для крепления триака; кристаллический микрофонный капсюль; миниатюрный трансформатор (9-0-9В).