Artellie.ru

Дизайн интерьеров
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема выключателя освещения звуком

Схема выключателя освещения звуком

Автоматика />Включатели выключатели />Акустический автомат — выключатель света

Акустический автомат — выключатель света

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна

Этот акустический автомат предназначен для управления освещением в каком-либо общем помещении, вроде подъезда, лестничной клетки, холла, коридора. Работа его состоит в том, что при возникновении любого звука достаточной громкости, как то, звук шагов, хлопка двери, речи и других звуков, сопровождающих присутствие людей в данном помещении, включается осветительный прибор, и работает столько времени, сколько есть эти звуки, плюс еще три минуты. Даже если человек ведет себя тихо, и свет погас, ему достаточно издать какой-то звук, например сказать «Свет!», и свет снова будет включен.


Лампа включается при помощи электромагнитного реле, это позволяет управлять
практически любым осветительным прибором, — от лампы накаливания, до самой современной светодиодной.
Акустическим датчиком служит электретный микрофон М1. Питание на него поступает через резистор R9. С микрофона сигнал ЗЧ поступает на усилитель на операционном усилителе А1Сигнaл с микрофона поступает на прямой вход ОУ А1 через конденсатор С1. К этому же входу ОУ подключены резисторы R1 и R2. Эти резисторы должны быть одинакового сопротивления, так как они создают напряжение смещения на входе ОУ, равное половине напряжения питания. Это необходимо для работы ОУ от однополярного источника питания. Во время тишины (отсутствия звукового сигнала) переменное напряжение на выходе А1 отсутствует, транзистор VT1 закрыт и на его коллекторе напряжение равно логическому нулю.
Если счетчик D2 находится в исходном состоянии, равном единице в его старшем разряде, то на выходе элемента D13 есть логический ноль, который поступает на транзисторный ключ на VT2 и VT3. Эти транзисторы не открываются, ток на обмотку реле К1 не поступает, поэтому лампа Н1 выключена. При этом единица с вывода 3 D2 поступает на вывод 6 D1 и блокирует мультивибратор.
Как только появляется звук достаточной громкости (на вход поступает звуковой сигнал), напряжение 3Ч с выхода микрофона поступает и на вход ОУ А1. ОУ этот сигнал усиливает и даже может быть до ограничения (значения не имеет), главное что до такого уровня при котором транзистор VT1 станет открываться в ключевом режиме. При этом на его коллекторе будут импульсы произвольной формы и частоты, первый же их которых сбросит в нуль счетчик D2.
На выходах счетчика D2: включая и вывод 3, установится логический ноль. На выходе элемента D1.3 — логическая единица. Она поступит на транзисторный ключ на VT2 и VT3. Эти транзисторы открываются, через них поступает ток на обмотку реле К1, поэтому лампа Н1 включается.
Пока есть звуки, несмотря на то что мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2 будет работать (на выводе 6 D1 — ноль), счетчик D2 так и будет оставаться в нулевом состоянии, потому что его обнуление будет происходить импульсами следующими с частотой звукового сигнала, поступающего от микрофона. Как только звуки прекращаются, прекращается и поступление сигнала ЗЧ на вход операционного усилителя. Транзистор VT1 перестанет открываться и на его коллекторе установится логический ноль. Теперь ничего не будет мешать счетчику D2 считать поступающие от мультивибратора на его вход импульсы. При указанных на схеме значениях R7 и С5 единица появится на старшем выходе счетчика примерно через 3 минуты, Эти 3 минуты -максимальный размер паузы между звуками, при желании его можно изменить в сторону уменьшения или увеличения подбором сопротивления R7 и (или) емкости С5. Если в течение данного временного интервала звуки возобновляются, то счетчик D2 сбрасывается и выключение лампы не происходит. Если же время отсутствия сигнала превысит величину максимального размера паузы, то на выводе 3 D2 появится единица, которая заблокирует мультивибратор D1.1-D1.2. А ноль с выхода D1.3 закроет ключ на транзисторах VT2-VT3, что приведет к выключению лампы.
Источник питания бестрансформаторный на «гасящем» конденсаторе С8, стабилитронах VD1 и VD2 на 12V, выпрямительном мосте VD4-VD7 и конденсаторе С7.
Цифровые микросхемы можно заменить импортными аналогами. Операционный усилитель типа NE5534N можно заменить практически на любой ОУ общего применения, например, на TL071, К140УД6
или другой. Микрофон M1 – любой электретный со встроенным усилителем. Реле КУЦ-1 — от старого телевизора, можно заменить другим реле с обмоткой на 12V сопротивление не менее 300 Ом.
Налаживание состоит из двух пунктов. Подстройкой сопротивления R3 нужно установить такой коэффициент усиления A1, при котором чувствительность акустического датчика достаточна для уверенного включения лампы даже при негромком звуке, но схема не реагирует на посторонние шумы или наводки. В общем, резистором R3 выставляют порог включения пампы.
Лыжин Р.
Акустический переключатель нагрузки
Автомат выключения уличного освещения
Выключатель, управляемый звуком

Читайте так же:
Торговля кабель провод оквэд

Особенности конструкции и схема подключения хлопкового выключателя

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.

Выключатель реагирующий на шум

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.

Принцип действия хлопкового выключателя

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.

  1. Электропитание подается от стандартной сети с напряжением 220 Вольт.
  2. Максимальная общая мощность потребителей не превышает 300 Ватт.
  3. Разброс регулирования звука в рамках 30 – 150 децибел.
  4. Допустимый температурный режим: от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля.
  5. Класс защиты корпуса — IP30.
Читайте так же:
Рабочий ток светодиодов 350

В сети применяются разнообразные светильники:

  1. Лампы накаливания и галогенные источники света.
  2. Энергосберегающие или люминесцентные лампочки.
  3. 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.

Схема подключения аккустического выключателя

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.

Настройка хлопкового выключателя

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:

  • нагрузка — 300 Ватт;
  • разброс звукового сигнала — от 30 до 150 децибел;
  • уровень защищенности корпуса — IP30;
  • допустимый температурный режим — от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля;
  • стоимость — от 350 рублей.

«Экосвет» фиксируют саморезами за крепежные лапы. Прибор не рекомендуется устанавливать в шумных помещениях. Несмотря на то, что «Экосвет» настроен на хлопки, возможны ложные срабатывания.

Подключение выключателя Экосвет

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.

Встраиваемый выключатель с упрапвлением хлопками

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.

Хлопковый выключатель на Arduino

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.

Читайте так же:
Отношение тока сечения кабеля

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.

Схема выключателя освещения звуком

Схема акустического выключателя света

Данный акустический выключатель реагирует на звук, и если этот звук имеет достаточный для его срабатывания уровень, он включает освещение. Лампа горит около одной минуты, а затем гаснет. Такой выключатель может найти самые разнообразные области применения. Например автоматический выключатель света в темном подъезде. Его максимальная чувствительность достаточна даже для срабатывания от звука шагов по бетонной лестнице.

Если на каждом этаже поставить такой выключатель то человек, поднимающийся по лестнице постоянно будет находится в «световом пятне». А времени, около минуты, в течении которого горит свет после включения, более чем достаточно для отпирания замка квартиры. Такой выключатель можно установить в длинном коридоре или в кладовке, в таких местах, в которых люди бывают не долго, но часто забывают выключить свет.

Если такой выключатель установить в прихожей он будет выполнять и некоторые охранные функции, отреагировав на звук в подъезде, на лестничной клетке, звонок, звук от попытки вскрыть замок, он включит свет, и создаст видимость того, как будто кто-то находится дома и услышав неладное включил свет. Можно управлять не только светом но и каким-то звуковоспроизводящим устройством, которое при малейшем шуме будет воспроизводить запись лая крупной собаки.

Существует множество схем подобных акустических выключателей, но одни из них имели склонность к зацикливанию, а другие не имели возможности управлять питанием сложной электронной техники.

Проанализировав причины зацикливания подобных устройств можно прийти к выводу, что причины две: во-первых при включении нагрузки, и часто при её работе более сильно нагружается источник низковольтного питания устройства, увеличиваются помехи вызванные работой нагрузки, во-вторых тиристор, как известно искажает синусоиду сетевого напряжения, а в результате по электросети, а также по цепям питания и через емкости монтажа на вход микрофонного усилителя, как в первом так и во втором случаях, поступают импульсные помехи и вызывают зацикливание устройства.

Наиболее простой и эффективный способ борьбы с этим явлением, это автоматическое отключение выхода микрофонного усилителя от входа цифровой схемы, которое должно происходить сразу после включения нагрузки, а подключение выхода микрофонного усилителя к схеме должно быть с небольшой задержкой, порядка 1-3 секунд.

В результате, при включении нагрузки вход устройства блокируется и схема не реагирует ни на звуки, ни на какие-либо помехи, которые появляются при включении нагрузки. Затем, после выключения нагрузки отводится еще небольшое время (1-3 сек.) для полного 100%-гарантированного «успокоения» схемы нагрузки, полного завершения каких-то переходных процессов в ней, связанных с выключением, которые могут быть источниками или причинами помех (как электрических, так и акустических).

Порядок работы акустического выключателя.

Акустический сенсор включает в себя электретный микрофон со встроенным предусилителем М1, регулятор чувствительности R2, двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах VT1 и VT2, а также детектор на VD1 и VD2 и ключ на VT3. При наличии звука переменное напряжение с выхода микрофона усиливается транзисторными каскадами и преобразуется в некоторое постоянное напряжение при помощи детектора.

Читайте так же:
Не работает выключатель света со светодиодом

Как только уровень звука превысит установленный резистором R2 порог, напряжение на С8 станет достаточным для открывания транзистора VT3 и он откроется. В этот момент на его коллекторе будет напряжение, соответствующее низкому логическому уровню КМОП. Пока звука нет, или его громкость не достаточна для срабатывания выключателя, на коллекторе VT3 будет единица.

Логическое устройство выполнено на микросхеме D1. Оно отрабатывает временную задержку выключения (около одной минуты) и отключает выход транзисторной схемы во время включения нагрузки.

В исходном состоянии, когда нагрузка выключена на входы элемента D1.4 через резистор R14 поступает единичный логический уровень. Значит на его выходе будет нуль. Этот нуль разряжает конденсатор С10 и на выводе 9 D1.3 будет также нуль. На вывод 8 D1.3 поступает единица через R8. В момент срабатывания на коллекторе VT3, пусть даже на очень короткое время, появляется логический ноль. В результате на оба входа D1.3 поступают нули, и на его выходе в этот момент появляется единица.

Эта единица устанавливает RS-триггер на D1.1 и D1.2 в единичное состояние. Единица с его выхода, с вывода 3 D1.1 поступает на транзисторный ключ на VT4 и он открывается. Реле Р1 срабатывает и своими контактами включает нагрузку. В тоже время открывается диод VD10 и понижает уровень на входах D1.4 до нулевого.

На выходе D1.4 устанавливается единичный уровень, который через VD3 достаточно быстро заряжает конденсатор С10 до единицы. Эта единица поступает на вывод 9 D1.3 и практически закрывает этот элемент, делая его не восприимчивым к тому, что происходит на его выводе 8. Таким образом схема никак не реагирует на те сигналы, которые имеются на коллекторе VT3, и зацикливание схемы полностью исключается.

А в это время, конденсатор С9 не спеша заряжается через R9, и примерно через минуту после срабатывания реле напряжение нем достигнет единичного логического уровня. При том на выходе D1.3 будет нуль, поскольку на один из его входов с С10 поступает единица. В результате триггер D1.1 D1.2 перекидывается в обратное, исходное состояние и на его выходе (вывод 3 D1.1) будет ноль.

Это приведет к закрыванию транзистора VT4 , отключению обмотки реле и выключению нагрузки. Диод VD10 при этом закроется и на входах D1.4 опять установиться единица. Теперь конденсатор С10 станет разряжаться через R11, на что уйдет примерно 1-3 секунды. И только после этого схема возвратится в исходное положение и будет готова снова включить свет по звуковому сигналу.

Печатная плата акустического выключателя
Схема акустического выключателя света
Источник питания бестрансформаторный, избыток сетевого напряжения гасится реактивным сопротивлением С12 (он составлен из двух конденсаторов по 0,33 мкФ каждый), затем следует выпрямление диодами VD6-VD9 и стабилизация стабилитроном VD5 на уровне 12В.

Электретный микрофон можно заменить на любой электретный с встроенным усилителем, например от электронного телефонного аппарата или от магнитофона. Транзисторы КТ315 — с любой буквой, или КТ3102. Транзистор КТ815 можно заменить на КТ503, КТ817. Конденсатор С11 должен быть на напряжение не менее 12В, конденсаторы, входящие в С12 — на напряжение не менее 300В.

Диоды VD6-VD9 — любые выпрямительные, например КД209. Реле КУЦ-1 реле выключения питания от штатной системы дистанционного управления телевизорами типа УСЦТ. Контакты этого реле могут управлять нагрузкой мощность до 120 Вт. Детали смонтированы на одной печатной плате.

Схема выключателя освещения управляемого звуком (питание 220В)

Приходя ночью домой, иногда приходится долго искать в темноте выключатель света, что естественно вызывает некоторые неудобства. От этих неудобств можно избавится, если изготовить устройство включения света в результате хлопка руками (рис. 22.7). Устройство выключит свет через 3 минуты после нажатия кнопки выключателя и включит его тоже на 3 минуты, если подать звуковой сигнал, например, хлопнуть в ладоши. Устройство реагирует на звуковой сигнал даже в том случае, если не погас свет после первого нажатия на кнопку выключателя.

Читайте так же:
Розетка для соединения сетевых кабелей

Описание схемы

Устройство по существу представляет собой автоматический электронный выключатель света, включающийся звуковым сигналом. Устройство подключается параллельно контактам выключателя SA1 и поэтому напряжение на нем появляется лишь когда погас свет. В этом случае начинает заряжаться конденсатор C3 через резистор R7, диод VD3 и цепь управляющего тринистора VS2. Тринистор VS2 открывается и замыкает собой диагональ моста VD4. VD7. В результате другая диагональ моста, подключенная параллельно контактам выключателя SA1, оказывается замкнутой по переменному напряжению. В связи с этим лампа HL1 продолжает гореть, пока тринистор VS2 продолжает оставаться открытым.

Принципиальная схема выключателя управляемого звуком

Рис. 22.7. Принципиальная схема выключателя управляемого звуком

По мере заряда конденсатора C3 ток управляющего электрода тринистора VS2 уменьшится и по прошествии некоторого времени тринистор VS2 закрывается, а лампа HL1 гаснет. Если теперь хлопнуть в ладоши, то звуковая волна дойдет до микрофона ВМ1 и на его выходе появится серия электрических импульсов. Первый положительный импульс откроет маломощный тринистор VS1 и приведет к разряду конденсатора C3 через резистор R4 и открытый тринистор VS1. Разрядный ток конденсатора C3 удерживает тринистор VS1 некотрое время в открытом состоянии, в течении которого через резистор R7, диод VD2 и тринистор VS1 в цепь управляющего электрода тринистора VS2 поступает пульсирующий ток. В начале каждого импульса открывается тринистор VS2 и загорается лампа HL1. Когда ток разрядки конденсатора C3 станет недостаточным для удержания тринистора VS1 в открытом состоянии тринистор закроется, лампа HL1 погаснет. После этого конденсатор C3 опять начнет разряжаться через резистор R7, диод VD3 и управляющую цепь тринистора VS2, повторяя описанный процесс.

Время задержки выключения лампы HL1 составляет 3 мин и определяется емкостью конденсатора C3 и указанной на схеме его емкости. Чувствительность устройства к звуковым сигналам устанавливается переменным резистором R3. Автомат-выключатель предназначен для подключения к осветительной лампе мощностью не более 100 Вт. При применении более мощных выпрямительных диодов VD4. VD7, например Д246, и установки их и тринистора VS2 на радиаторы, можно включать лампу мощностью до 1 кВт.

Детали

В автомате-выключателе используются следующие радиокомпоненты. Электролитические конденсаторы С1 и C3 типа К50-7, а конденсатор С2 может быть любого типа малогабаритный. Постоянные резисторы типа МЛТ. Стабилитрон VD1 может быть также более ранних серий Д808. Д813, Д814А. Д814Д. В этом случае номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть больше напряжения стабилизации используемого стабилитрона. В конструкции используется угольный микрофон типа МК-59 или МК-10, но можно применить и другой тип, включив его в схему соответствующим образом.

Все детали устройства, кроме микрофона и конденсатора C3 монтируют на печатной плате размерами 100×60 мм. Перед налаживанием устройства из схемы выпаивают резистор R8 и определяют выдержку автомата-выключателя. Если она больше 2 минут, то резистор можно не ставить, а если меньше, то следует подобрать значение этого резистора. Чем меньше сопротивление резистора R8, тем больше будут чувствительность тринистора и выдержка времени устройства. Устанавливать выдержку более 3. 4 мин не рекомендуется, так как начальный ток управляющего электрода может оказаться очень большим и нарушит стабильность работы тринистора VS2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector