|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Акустический датчик для елочной гирлянды
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю Среди множества электронных устройств особое место занимают простые
акустические сигнализаторы-датчики, которые благодаря своей универсальности
можно использовать в быту практически неограниченно: от систем охраны до
автоматических включателей или составных частей более сложных устройств,
активируемых шумовым (акустическим) воздействием. Например, сигнализатор
повышенного уровня шума в помещении (сейчас такие устройства становятся все
актуальнее). Как частный случай, акустические датчики можно использовать даже в
фокусах, например, на новогодней елке, когда от слов "Ёлочка, гори!"
автоматически включатся световые гирлянды.
Основой для вышеперечисленных устройств служит представленный ниже электронный
узел. Его особенность - в очень большой чувствительности, которая обусловлена
сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 и транзисторов с высокими характеристиками
усиления тока.
Узел представляет собой усилитель звуковой частоты (ЗЧ) на транзисторах с
большим статическим коэффициентом передачи тока. Датчиком служит пьезокапсюль
ВМ1 - это он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания.
Узел на транзисторах VT1 и VT2 построен по принципу усиления постоянного тока.
Резкий шум, тряска, хлопок недалеко от капсюля или касание капсюля ВМ1
немедленно отразится изменением напряжения в базе транзистора VT1 на 1...1,2 В.
Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на резкий шум на
расстоянии до 5 м.
Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня открывания
транзистора VT3. Постоянные резисторы R3 и R4 ограничивают соответственно
коллекторный ток VT2 и ток базы VT3, предохраняя эти транзисторы от выхода из
строя.
Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную связь между входом и выходом
усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения источника питания.
При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 усиленный электрический сигнал
поступает на усилитель тока (транзистор VT3) и открывает его. Через обмотку реле
К1 протекает ток, вследствие чего замыкается группа контактов (3 и 5) К1.1 в
цепи нагрузки на 1...2 с. Для того чтобы продлить время включения нагрузки, в
устройство вводят оксидный конденсатор С3 (на рисунке показан пунктиром). В
момент акустического шума вблизи ВМ1 конденсатор С3 заряжается, а во время
спокойного акустического фона - отдает энергию.
Особенности подключения
Как показала практика, увеличение емкости конденсатора С3 свыше 10 мкФ
неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла - раз от раза
колеблется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая
чувствительность к акустическим воздействиям (требуется время на зарядку С3).
Параллельно реле К1 (см. схему) включена индикаторная цепь, состоящая из
светодиода HL1 и ограничительного резистора R5. Эта цепь выполняет двоякую роль
- по состоянию индикаторного светодиода удобно следить за функцией реле (так как
никаких других индикаторов питания в схеме нет), а кроме того, данная
электрическая цепь препятствует броскам обратного тока через реле К1. При
ненадобности цепь R5 - HL1 из схемы исключают.
Внимание, это важно! Данную схему можно превратить в менее чувствительный узел,
если верхний (по схеме) вывод пьезокапсюля ВМ1 подключить к коллектору VT1,
оставив резистор смещения R1. Такой вариант включения будет оправдан, если,
например, ВМ1 выносится на гибких проводах (типа МГТФ-0,6 или 0,8) на расстояние
до 2 м от самого узла. Теперь устройство по-прежнему включает реле при резком
звуке вблизи капсюля, а наводки в соединительных проводах не страшны.
Устройство в базовом варианте (без переделок) можно применить и как
чувствительный сенсор с задержкой отключения нагрузки. Для этого из схемы
исключают капсюль ВМ1, а сенсорный контакт подводят к базе транзистора VT1. Для
устойчивой работы без ложных включений длина соединительного провода не должна
превышать 50 - 70 см.
О деталях и монтаже
Устройство, смонтированное без ошибок и из исправных деталей, в налаживании не
нуждается и надежно работает в круглосуточном режиме.
Печатная плата не разрабатывалась. Элементы устройства компактно размещаются и
крепятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из отрезков
провода МГТФ-0,6. Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям
устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или
любого подходящего разъема.
Устройство питается от стабилизированного источника при его напряжении 9-12 В.
При напряжении питания ниже 7,5 В реле K1 (TRD-9VDC-FB-CL) не будет срабатывать
и его придется заменить другим типом слаботочного электромагнитного реле
(например, TRU-5VDC-SB-SL) или применить электронное реле (подойдут из серий
К449, КР449). Реле также можно заменить на RM85-2011 -35-1012, BV2091
SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны
на работу в цепи коммутации нагрузки напряжением до 250 В и током - до 3 А.
Можно применить и отечественные реле, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные,
однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того,
по сравнению с зарубежными аналогами, стоят (при покупке в розницу) гораздо
дороже.
Электрическая схема чувствительного акустического датчика
При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих
равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания. А при
увеличении напряжения питания свыше 14 В устройство самовозбуждается, включая
реле с равными промежутками времени.
Ток, потребляемый в режиме ожидания - 3...5 мА, а при срабатывании реле К1
увеличивается до 35 мА. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25. Конденсатор С1
- типа КМ-6 группы ТКЕ Н70 или аналогичный. Оксидные конденсаторы - типа К50-29.
Времязадающий конденсатор С3 (если есть необходимость его установки в схему)
надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18).
Пьезокапсюль ВМ1 - ЗП-22, но можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой
аналогичный. Кремниевые транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серии КТ3107,
КТ502, С557. Транзистор VT3 - КТ815Б, но можно использовать и КТ815А, и КТ815Г.
В авторском варианте узел используется в качестве составной части охранного
сигнализационного комплекса. Однако он эффективен и как отдельный чувствительный
датчик. Управляющее напряжение для других сопряженных устройств снимают с точки
"А". В этом случае усилитель тока на транзисторе VT3 и реле исключают.
Автор: А.Кашкаров
журналы ЮТ для умелых рук (годовые архивы) книга Монтаж заземляющих устройств. Гордон С.В., 1988 книга Качественные показатели радиоприемников. Левитин Е.А., 1953 статья Экономика фирмы. Конспект лекций справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия G
|