Простой фотоакустический выключатель

Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

Фотоакустический выключатель предназначен для установки в подъезде многоквартирного дома. Схему можно сделать в двух вариантах, — для подъездов или лестничных клеток с наличием естественного освещения и без него. Интересно, что в старых домах — хрущевках, брежневках — обычно на лестничных клетках и в подъездах всегда имеется окошко, позволяющее днем солнечному свету проникать в подъезд, а вот во многих более современных подъезды спроектированы так, что находятся в центре здания и поэтому не имеют окон. Поэтому и два варианта выключателя: первый реагирует не только на звук, но и на свет и включает освещение, только если в подъезде темно, а второй не имеет датчика освещенности, так как в подъезде нет окошка и без электрического освещения там всегда темно.

Схема простейшего фотоакустического выключателя

Схема - простейший фотоакустический выключатель

На рисунке выше показана схема первого, реагирующего на свет и звук. Алгоритм работы обычен для аналогичных выключателей: если темно, то при возникновении звука громче некоторого порога включается и некоторое время горит свет. Время горения света зависит от продолжительности звука, но не менее некоторой заданной величины. Свет горит столько времени, сколько продолжаются звуки плюс это заданное время. В данном случае заданное время установлено около 5 мин, но подбором сопротивления резистора R4 его можно изменять в очень и очень широких пределах (от нескольких секунд до нескольких часов).

За светом наблюдает датчик на основе фототранзистора VT2. Это фототранзистор от шариковой компьютерной мыши. Он внешне похож на транзистор типа КТ315, только черного цвета. Там внутри два фототранзистора: на средний вывод выведены их соединенные вместе коллекторы, а на крайние — отдельно эмиттеры. В предлагаемой схеме можно использовать любой из этой пары, т. е. коллектор — средний вывод, эмиттер — любой крайний вывод. Другой крайний вывод остается свободным.

Фототранзистор нужно установить так, чтобы на него не попадал свет, идущий из подъезда при включенном освещении, т. е. либо вынести в виде отдельного блока на улицу, либо закрыть блендой и прижать к оконному стеклу так, чтобы он смотрел на улицу и был отвернут от источника искусственного света, которым предлагаемая схема управляет. Большую роль играет и настройка чувствительности датчика, которую выполняют с помощью переменного резистора R6.

Электретный микрофон М1Звуки контролирует электретный микрофон М1. Уровень его чувствительности устанавливают переменным резистором R1, который одновременно является как нагрузкой встроенного усилителя микрофона, так и регулятором уровня сигнала, поступающего на усилитель-формирователь на транзисторе VT1.

Каскад на транзисторе VT1 весьма интересен. Практически это обычный усилительный каскад с общим эмиттером, но постоянное напряжение с его коллектора поступает на обнуляющий вход счетчика D1, т. е. должно быть как-то привязано к логическому уровню. Поэтому режим работы каскада по постоянному току важен не только в смысле его коэффициента усиления, но и в смысле установки некоторого порогового значения меж-дууровневого напряжения на входе счетчика. В процессе налаживания нужно подобрать параметры R2 таким образом, чтобы при отсутствии входного сигнала напряжение на коллекторе VT1 воспринималось логическим счетчиком D1 как логический ноль, а наличие достаточно громкого звука — как импульсы высокого логического уровня. Начать следует с постоянного напряжения около 2 В и постепенно его поднимать, пока не будет достигнут уровень уверенной работы схемы при среднем положении ручки переменного резистора R1. Слишком поднимать напряжение на коллекторе VT1 (до уровня около половины напряжения питания, установленного стабилитроном VD3) не рекомендуется, так как, находясь на пороговом значении логических уровней, схема может работать крайне нестабильно.

Работа схемы фотоакустического выключателя

Теперь о работе схемы в целом. Если темно, то напряжение на фототранзисторе VT2 высокого уровня и на выходе элемента D2.4 будет ноль. Он приходит на вывод 9 D2.3 и никак не влияет на работу данного элемента как инвертора. При возникновении звука достаточной громкости на коллекторе VT2 появляются импульсы, которые сбрасывают счетчик D1 в нулевое положение. На старшем выходе D1 (и на всех его остальных выходах) устанавливается ноль. Этот сигнал инвертируется элементом D2.3 и логической единицей с его выхода открывает ключ на полевых транзисторах VT3 и VT4, через которые питается лампа Н1.

В это же время ноль с выхода D1 проходит на вывод 5 D2.2 и запускает мультивибратор D2.1-D2.2, который вырабатывает импульсы, поступающие на вход С счетчика D1. Если звуковые сигналы продолжают поступать, то счетчик все время поддерживается обнуленным и лампа остается включенной. Когда звуковые сигналы прекращаются, состояние счетчика последовательно нарастает с каждым импульсом, приходящим на его вход от мультивибратора. И через некоторое время, зависящее от частоты этих импульсов, на выводе 3 D1 появляется логическая единица. Она сразу же делает два дела: останавливает мультивибратор D2.1 -D2.2 и изменяет уровень на выходе D2.3. Счет прекращается, и на выходе D2.3 устанавливается низкое напряжение. Транзисторы VT3 и VT4 закрываются, и лампа Н1 выключается.

Источник питания микросхем выполнен бестрансформаторным. Напряжение от сети выпрямляется диодом VD4 (и обратно включенными диодами, которые есть в транзисторах VT4 и VT5 между стоками и истоками) и поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R9 и стабилитрона VD3. Конденсатор С6 сглаживает пульсации. Выходной каскад можно выполнить и на тиристоре или симисторе, но при мощности нагрузки не более 300 Вт мощные высоковольтные полевые транзисторы — оптимальный вариант. Они в этом случае работают почти как механический контакт: низкое сопротивление в замкнутом состоянии, а значит, минимальная рассеиваемая на них мощность; до указанной мощности (300 Вт) радиатор не требуется вообще.

Диод 1N4004Дополнительно к сказанному — линейность, вследствие чего минимум импульсных помех и искажений формы напряжения сети. В общем, можно, ничего не опасаясь, подключить на выходе даже энергосберегающую лампу. Микросхемы К561ИЕ16 и К561ЛЕ5 можно заменить зарубежными аналогами CD4020 и CD4001. Диоды 1N4148 взаимозаменяемы с любыми диодами типа КД522, КД521. Диод 1N4004 (фото справа) можно заменить любым выпрямительным на напряжение не ниже 360 В и ток не ниже 0,1 А. Стабилитрон — любой на напряжение 5-6 В. Элек-третный микрофон использовался неизвестной марки; по идее, должен подходить любой с двумя выводами, нужно только при монтаже соблюдать полярность.

Фототранзистор можно заменить фоторезистором, фотодиодом, самодельным фототранзистором и соответственно подобрать сопротивление R8. Теперь о варианте без фотодатчика. Практически все то же самое, но нет части схемы на VT2 и D2.4. А можно даже и не менять схему, просто не подключать фототранзистор.

Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.
Мы будем рады и вашему мнению

Оставить отзыв