Акустический датчик для елочной гирлянды. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

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.

(нажмите для увеличения)

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

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Взрывчатка повысит безопасность электрокаров 01.10.2019 Компания Bosch разработала новую систему, которая призвана снизить вероятность возгорания аккумуляторной батареи электромобилей и поражения людей электрическим током в случае дорожно-транспортного происшествия. Многие потенциальные покупатели автомобилей с электрической силовой установкой выражают опасения по поводу того, что в случае аварии под напряжением могут оказаться металлические части кузова машины. А это может стать препятствием на пути спасения людей. К тому же в такой ситуации возрастает риск возгорания. Bosch предлагает решить проблему за счет применения небольших взрывпакетов. Такие заряды в случае дорожно-транспортного происшествия будут мгновенно обрывать целые секции кабелей, идущих к блоку аккумуляторных батарей. В результате автомобиль окажется полностью обесточенным. Активация взрывпакетов может осуществляться по сигналам от различных бортовых датчиков - к примеру, от сенсоров подушек безопасности. Управлять работой системы сможет микрочип CG912, который изначально проектировался для контроля именно подушек безопасности. Обрыв кабелей, идущих к аккумуляторам, исключит возможность поражения людей электрическим током и снизит вероятность возгорания батарей.

Другие интересные новости:

▪ Жидкокристаллическая структура человеческой РНК

▪ Монитор Acer Nitro EI322QURP

▪ Твердотельный накопитель Transcend MSM610

▪ В Канаде построят точный детектор темной материи

▪ Мозговой имплантат для восстановления памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Менделеев Дмитрий. Биография ученого

▪ статья Что такое драгоценные камни? Подробный ответ

▪ статья Чистильщик обуви. Должностная инструкция

▪ статья Электронная кость. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чудесные платочки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025