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 на одной микросхеме, а в качестве датчика использован пьезоэлемент.
Обсудить статью ПРОСТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ
В последние годы приобрели популярность системы дистанционного управления освещением. Звуковые команды принимает хлопковый выключатель. При достаточной силе хлопка происходит включение или отключения света. Устройство можно приобрести в магазине или, при достаточном владении азами электротехники, изготовить самостоятельно.
Применение
Выключатель света по хлопку включается и отключается в результате реакции на издаваемый шум. Алгоритм работы таков: первый хлопок - включение, второй - выключение.
Устройства подобного типа рекомендуется ставить только в нешумных помещениях. К помещениям такого типа относят спальни, кладовки, подсобные комнаты, подвалы. Нерационально устанавливать хлопковые устройства в помещениях, где бывает множество людей (офисы, гостиные, производственные территории), так как посторонние шумы приводят к ложным реакциям устройств.
Наиболее распространенное место для установки выключателя света по хлопку - спальня. Очень удобно управлять освещением, не вставая с постели. Популярны хлопковые системы в семьях с маленькими детьми, так как для включения или выключения света теперь не нужно дотягиваться до высоко расположенного выключателя.
Многие путают хлопковые и акустические устройства. Акустический выключатель срабатывает на любой шум, а хлопковый - только на хлопки.
Принцип работы
Устройство функционирует за счет установленного в нем микроконтроллера. Контроллер санкционирует включение и выключение света по хлопку. Данный прибор при желании можно использовать для контроля за другими электробытовыми устройствами (кондиционерами, вентиляторами и т. п.).
В составе обычного звукового выключателя света имеется электронный микрофон с предусилителем. Этот компонент усиливает поступающий в устройство звук, что позволяет фиксировать даже самые негромкие хлопки. Деятельность усилителя управляется с помощью транзисторов VT1 и VT2. Схема контролируется парой резисторов R2, а для выравнивания сигнала используются диоды VD1 и VD2.
Звук от хлопка проходит через микрофон, там усиливается и трансформируется электрический импульс. Далее происходит выравнивание звука благодаря работе выпрямляющих диодов. Звук находится под контролем резистора (если уровень громкости звука ниже заданного, резистор не допустит срабатывания прибора). Когда выравнивается сигнал на конденсаторе, возрастает напряжение, открывается транзисторный ключ VT3.
Свет отключается и включается после последовательной зарядки и разрядки конденсаторов. По окончании полного цикла деятельности (по еще одному хлопку) резистор и конденсатор C10 разряжаются за четыре секунды. Это приводит устройство к выключению.
Технические характеристики
Для примера разберем характеристики стандартного прибора по включению и выключению света по хлопку.
Данные устройства:
- Электропитание подается от стандартной сети с напряжением 220 Вольт.
- Максимальная общая мощность потребителей не превышает 300 Ватт.
- Разброс регулирования звука в рамках 30 – 150 децибел.
- Допустимый температурный режим: от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля.
- Класс защиты корпуса - IP30.
В сети применяются разнообразные светильники:
- Лампы накаливания и галогенные источники света.
- Энергосберегающие или люминесцентные лампочки.
- Светодиодные устройства.
Указанные характеристики соответствуют требованиям закона Российской Федерации под номером 261. Этот акт регулирует правила рационального использования электрической энергии.
По размеру оборудование схоже со спичечным коробком, то есть компактное. Это дает возможность установить его неподалеку от светильников. Фиксация прибора осуществляется на винты-саморезы или двусторонним скотчем.
Схема подключения и монтаж
Ниже показана схема выключателя света по хлопку. Основываясь на ней, можно подключить данное устройство.
Белые проводники, имеющиеся у прибора, подключают к сети. К черным проводам подключают нагрузку. Чтобы соединить медные проводники, понадобятся клеммы. Черные проводники соединяют с лампочкой светильника. Данные устройства подключаются по параллельной схеме.
Электропитание выключателя осуществляется через одноклавишный выключатель. Если нужно его отключить, понадобится просто нажать на выключатель.
Чувствительность звука контролируется соответствующим регулятором. Рекомендуется использовать среднее звуковое значение.
Испытания
Перед включением устройства следует его настроить, чтобы исключить ложные срабатывания на посторонние звуки. Например, хлопковый прибор не должен отзываться на удары молотка, стук посуды, звонящий телефон или включенный перфоратор.
Настройки осуществляются экспериментальным путем. Прибор считается настроенным, когда срабатывает только на хлопки.
Производители
Наиболее известные модели, представленные на российском рынке - «Экосвет» и «Claps». Рассмотрим их основные характеристики.
Выключатель «Экосвет»
Устройство «Экосвет» предназначено для работы с лампочками на 220 Вольт.
Основные параметры прибора:
«Экосвет» фиксируют саморезами за крепежные лапы. Прибор не рекомендуется устанавливать в шумных помещениях. Несмотря на то, что «Экосвет» настроен на хлопки, возможны ложные срабатывания.
На рисунке вверху показана схема подключения прибора. «Экосвет» соединен с обычным выключателем, чтобы предоставить возможность обесточивания схемы и прекращения его работы.
Выключатель «Claps»
Данная модель представляет собой одну из последних разработок, где звуковой сигнал обрабатывается продвинутым микропроцессором. Прибор реагирует только на хлопки, поэтому ложную информацию игнорирует. Обязательное условие для срабатывания - определенный характер передачи звуков, когда хлопки должны идти подряд.
В одной комнате может находиться один или несколько выключателей. Каждый из них будет настроен на заданное количество хлопков. Для этого на плате ставят перемычку в нужную позицию. В результате появляется возможность управления несколькими несвязанными друг с другом приборами, к примеру, кондиционером и светильником, телевизором и магнитофоном. «Claps» компактен (примерно как коробок спичек) и может быть вмонтирован в любое место, в том числе в подрозетник.
Стоит «Claps» больше, чем «Экосвет» (2450 рублей против 350), но и надежность его выше. «Claps» будет работать с люминесцентными лампочками даже при плавном включении нагрузки («Экосвет» на это не способен).
Изготовление выключателя своими руками
Хлопковое устройство можно изготовить самостоятельно.
Для этого понадобятся 3 платы:
- Arduino Nano;
- звуковой модуль;
- плата силового реле.
Кроме того, нужен компьютер, USB-шнур, 5-вольтовый блок питания. На компьютер следует поставить программу Arduino IDE, предназначенную для прошивки микроконтроллера.
После копирования данных скетча и вставки текста в окно Arduino IDE необходимо тут же сделать прошивку контроллера. При смене некоторых регулировок и перезаписи устройства есть возможность тонкой настройки звукового реле под собственные нужды.
На схеме видно, что контроллер имеет 4 провода. Пара из них идут на питание, желтый провод направлен на управление силовым реле (контакт 13), а зеленый - провод управления от микрофона, подключенный к А0 контроллеру.
Обратите внимание! Микрофон конденсаторного типа можно заменить на электретный микрофон, в котором в качестве фиксированной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения применяется пластинка из электрета. Отличительное свойство материала - способность сохранения поверхностного заряда на протяжении больших отрезков времени.
В составе микросхемы есть 8 аналоговых входов и 14 цифровых входов и выходов. В рассматриваемом примере используются А0 и D13, поскольку с ними включается светодиод на плате Arduino.
При замене показателя AnalogRead определяется пороговая чувствительность. Наибольшее значение - 1024. Если изменить значение Delay, скорректируется время на исполнение скетча. Таким образом достигается желаемое время готовности к переключению. Так же определяется порог, защищающий от помех и ложных срабатываний. Чувствительность микрофона меняется еще и переменным регулятором, расположенным на плате. Настройка и отработка схем осуществляется на плате Arduino UNO.
Питается он от источника постоянного тока, напряжением от 5 до 12 вольт. Детали доступные и не дорогие, их можно приобрести в любом радиомагазине. Лично я использовал детали, которые выпаял из старых плат. Схема действительна проста, и даже если вы мало знакомы с радиоэлектроникой то руководствуясь данной статьёй, вы сможете собрать данный прибор.)
Изначально, я нашел данную схему без какого либо описания и естественно печатной платы не было, поэтому мне пришлось составить её самому, дабы облегчить процесс сборки себе и конечно вам, так что пользуйтесь. Скачать печатную плату
Схема акустического выключателя:
Схема состоит из микрофонного усилителя, который собран на двух транзисторах КТ315 и силовой части, на транзисторе КТ3107 (BC557). Для увеличения чувствительности микрофона, можно использовать более мощные транзисторы, например КТ368 и ему подобные. В силовой части так же достаточна широкий выбор аналогов, подойдут практически любый транзисторы PNP структуры, к примеру КТ814 или КТ818, тут нужно в первую очередь смотреть на мощность используемого источника питания.
Ниже представлены фото необходимых деталей:
Список деталей акустического выключателя:
Итак, для начала необходимо изготовить печатную плату . Обратите внимание, в печатной плате есть отверстия для диода VD1, так как я планирую управлять комнатным освещением и в качестве нагрузки, будет использоваться реле на 12 вольт. Диод нужен для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы собираетесь подключать к выключателю лёгкую нагрузку, то его можно заменить перемычкой.
После изготовления платы, насверлите отверстия и пролудите её. Откройте печатку в программе sprint-layout 6.0 и смотря на расположения деталей, припаяйте их на свои места.
Наш акустический выключатель готов! Теперь хочу рассказать о небольшом нюансе, в схеме используется резистор R8 на 1.5 кОм, я его заменил и поставил на 2 Ом, так как напряжение на выходе нагрузки сильно падало и реле не срабатывало. Если у вас возникнет такая же проблема, то последуйте этому совету. На этом всё, поделитесь статьёй ниже, если понравилась.
У нас есть канал на Яндекс.Дзен: Самоделки и электроника
Купить акустический выключатель, kit набор для самостоятельной сборки:
|
Акустический выключатель очень полезная вещь в домашнем обиходе. Такой прибор добавит комфорта и креативности вашему жилищу. С помощью него можно включать и выключать свет, либо использовать для других приборов, например, электрочайника или вентилятора.
Такой выключатель найдет применение в ситуации, если человек нуждается в свете, но ограничен в возможностях. Достаточно будет хлопнуть в ладоши и включится освещение. Их ещё называют хлопковые датчики.
Принцип работы акустических выключателей заключается в использовании микрофона с настраиваемой чувствительностью. Микрофон при распознавании звука включается либо выключается.
Недостатки акустических датчиков
Недостатки этих датчиков прямо вытекают из того, на что они реагируют – звук. Избирательность микрофона очень высокая и развитие акустических выключателей света прогрессирует, так что современные датчики очень точно реагируют на заданный звук. Но чтобы этот звук произвести, необходимо знать какой именно, и звук этот всегда будет сигналом включения или выключения.
Второй существенный недостаток — это зона чувствительности. Для помещения с большими размерами придётся хлопать достаточно громко, или подойти ближе.
А если увеличить чувствительность, датчик может среагировать на аналогичные сигналы из соседнего помещения.
Простейшая схема акустического выключателя
Самую простую эффективную схему акустического выключателя сможет собрать любой человек, имеющий желание и время. Такой выключатель можно использовать для различных целей, например, для включения и выключения освещения в комнате при помощи хлопка, такой же принцип работы и управления любой аппаратуры. В общем, этот акустический выключатель, очень полезная вещь в домашнем обиходе.
Этот датчик даёт возможность с помощью хлопка включать и выключать цепи питания. Такое устройство можно использовать для включения света.
Оно достаточно чувствительно, из-за наличия двукратного усилителя на транзисторах с малой мощностью. Хорошо реагирует на хлопок с расстояния пяти метров от микрофона.
Необходимые детали для сборки
Чтобы собрать акустический выключатель своими руками необходимо взять следующие детали:
- Резисторы (R1-10k, R2-1M, R3-22k, R4-270k, R5-2k, R6-1,8k, R7-330 Oм, R8-1,5k)
- Транзисторы (VT1-KT315, VT2-KT315, VT3-3107)
- Конденсаторы (С1-3200пф, С2-1мкФ×10в)
- Диоды VD1
- Разное: М1- микрофон электретный, HL1 — светодиод или реле, контактная колодка.
Устройство акустического выключателя
Микрофонный усилитель собран на двух биполярных транзисторах серии КТ 315. Для того чтобы увеличить чувствительность микрофона, можно использовать транзисторы типа КТ 368 или их импортные аналоги (SS 9018).
Силовой частью схемы является мощный транзистор КТ 818, он и управляет нагрузкой. Если вы хотите управлять большой нагрузкой, можно воспользоваться реле, напряжением питания от 3.5 до 15 вольт.
При управлении нагрузками с питанием до 12 вольт из цепи можно убрать реле и вместо него подсоединить нагрузку. Если нужно управлять нагрузками с питанием от сети, то обязательно нужно реле. Во время хлопка микрофон принимает волну, и подает на усилитель мощности, они по очереди усиливают сигнал, полученный от микрофона.
Уже усиленный сигнал поступает на базу ключа, его величина позволяет, чтобы сработал транзистор, и в этот момент открывается переход транзистора, и проводит ток. Он питает подключенную нагрузку или реле. При повторном хлопка генерация обрывается и реле обесточивается.
Инструкция по изготовлению акустического выключателя
Для начала необходимо изготовить печатную плату. В печатной плате есть специальные отверстия для диода VD1. Диод необходим для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы хотите подключить к выключателю лёгкую нагрузку, то его можно заменить перемычкой.
После изготовления платы, необходимо насверлить отверстия и пролудить её. Далее открыть печатку в программе sprint-layout 6.0 и по расположению деталей и припаять их на свои места.
Обратите внимание!
Взглянув на фото готового акустического выключателя, мы видим компактный датчик, удобный для монтажа. Он представляет собой небольшую плату с припаянными деталями.
При сборке необходимо соблюдать все номиналы деталей, даже небольшой уклон может привести к неправильной работе выключателя. Устройство реагирует не только на хлопки, но и на любой низкочастотный шум.
Питание происходит от источника постоянного тока с напряжением от 5 до 12 вольт. Обязательно от стабилизированных источников постоянного напряжение, при использовании импульсных источников питания прибор может не работать.
Для того чтобы сделать акустический выключатель своими руками необходимы детали, их можно приобрести в любом радиомагазине, они доступные и недорогие по цене.
Можно использовать детали, выпаянные из старых плат. Схема очень проста, и даже люди мало знакомые с радиоэлектроникой, используя данную схему смогут собрать данный прибор.
Фото акустического выключателя
Обратите внимание!
Обратите внимание!
Обратился ко мне человек, живущий в квартире, и как водится у таких людей имеется лестничная клетка, днем они как правило еще более-менее освещаются естественным светом, но вот ночью или вечером света нет, и искать по стенам выключатель не совсем удобно да и не современно. Лучше сделать что-то, чтоб открывало ключ и включало лампочку освещения при определенном уровне шума или голосом, что и было сделано.
Схема устройства
Схема известная, применять можно и аналоги деталей если соберетесь повторять эту схему, можно и импортные детали, как удобно и что более доступно. Ещё один неплохой вариант, без микросхем, но с хорошей чувствительностью, смотрите .
Микрофон применил импортный капсуль, который имеет хорошую чувствительность и хорошую чувствительность, благодаря тому что пред каскад усиления как правило размещен уже внутри таких микрофонов - электретный микрофон как их принято называть в узких кругах радиолюбителей, по сравнению с обычным микрофонам, при запитке через вывод с которого снимается звук, начинает работать внутренний усилитель микрофона, благодаря чему даже при низком колебание звуковых волн появляется на выходе довольно высокий по уровню сигнал и не требуется городить предусилителей на операционных усилителях. Только вот по сигналу и питанию потом придется делать развязку и продумывать питание. Но это уже гораздо проще.
А еще плюс выключателя в том, что он слышит например хлопок двери входной или выходной и уже этим может включить свет в своей вторичной цепи.
После того как звуки прекратятся, включится своеобразная задержка (от 5 сек до 2 мин), после чего освещение отключится. Автомат выключатель этажного освещения обладает высокой чувствительностью, питается непосредственно от осветительной сети и не требует применения других стабилизаторов.
Работает он следующим образом: при обнаружение звукового сигнала, слабое переменное напряжение с выхода микрофона через разделительный конденсатор поступает на двухкаскадный усилитель, выполненный на транзисторах VT1 и VT2, и после усиления до напряжения 5…8 В, через разделительный конденсатор C4 поступает на входы триггера Шмитта DD1.1, который формирует на выходе прямоугольные импульсы положительной полярности. Каждый такой импульс открывает эмиттерный повторитель VT3, усиливающий сигнал по току, и быстро заряжает конденсатор C5. На входах элемента DD1.2 формируется уровень логической 1, который, инвертируясь, закрывает ключевой транзистор VT4 и формирует на его коллекторе, благодаря резистору R12, напряжение уровня логического 1, разрешающее работу схемы управления тиристором.
