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:

Вкус будущего с искусственным языком на графене 20.07.2025

Идея создания искусственного органа чувств давно привлекает внимание ученых, особенно в контексте замены или дополнения утраченных функций человека. Среди таких проектов особенно перспективной выглядит разработка электронного языка - устройства, способного не просто анализировать состав веществ, но и воспроизводить вкус на уровне, сравнимом с восприятием человека. И вот теперь, благодаря инновациям в области нанотехнологий и машинного обучения, этот замысел получил реальное воплощение. Инженеры и исследователи, стоящие за новым проектом, сконструировали устройство, основой которого стал оксид графена, размещенный в нанофлюидной структуре. Такой подход позволил объединить сенсорные и вычислительные элементы на одной платформе. Немаловажно, что система эффективно работает во влажной среде, близкой по условиям к ротовой полости, что делает ее особенно реалистичной в имитации естественного вкусового восприятия. Важнейшей технологической особенностью сенсора является использование пер ...>>

SSD-накопитель Transcend ESD420 20.07.2025

Компания Transcend перезентовала SSD Transcend ESD420 - новый портативный и производительный накопитель с уникальной системой крепления. Основная особенность устройства заключается в наличии встроенного магнита, который позволяет легко прикрепить его к задней панели iPhone, поддерживающего MagSafe. Это делает использование внешнего хранилища особенно удобным в полевых условиях, когда важно снимать видео без тряски и задержек, а свободное место заканчивается на глазах. Инженеры компании Transcend позаботились о совместимости: накопитель можно подключить напрямую через кабель USB-C - USB-C, что особенно актуально для последних моделей iPhone. Благодаря этому подключению устройство способно поддерживать ресурсоемкие функции, такие как запись в формате 4K ProRes прямо на внешний SSD, обходя ограничения встроенной памяти. Накопитель выполнен в компактном корпусе и весит всего 48 грамм, что делает его почти незаметным при использовании. Внешняя оболочка обладает ударопрочными характ ...>>

Выращены томаты без косточек 19.07.2025

Современное сельское хозяйство все чаще обращается к молекулярной биологии, чтобы преодолеть вызовы, связанные с климатом, сроками хранения и требованиями рынка. Один из таких прорывов связан с выращиванием плодов без семян - давно востребованных как в пищевой промышленности, так и среди потребителей. Пока обезкосточенные бананы и виноград стали привычными, новое внимание ученых сосредоточено на других культурах. Индийские исследователи уверенно двигаются в этом направлении, предложив инновационный подход к созданию томатов без косточек. Исследование было проведено на кафедре ботаники факультета естественных наук Университета Маунтин-Си в индийском городе Вадодара. Руководство проектом осуществлял профессор Сунил Сингх, а финансирование обеспечивал Совет по научным и инженерным исследованиям. Ученые сосредоточились на изучении так называемых каспазоподобных генов, которые играют ключевую роль в развитии растений, в частности - в вегетативных и репродуктивных функциях. По словам п ...>>

Случайная новость из Архива Измерено магнитное поле черной дыры в центре Галактики 19.12.2015 Астрономы впервые смогли изучить то, что происходит в окрестностях горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, и обнаружить, что в ее окрестностях и в диске материи, которая ее окружает, присутствуют сильные и очень изменчивые магнитные поля. Астрофизики впервые смогли "дотянуться" до горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики и доказать, что она обладает магнитным полем, которое помогает ей захватывать материю и выплевывать часть ее в виде света и частиц высокой энергии, говорится в статье, опубликованной в журнале Science. "Существование этих магнитных полей предсказывалось теориями, но до этого никому не удавалось их увидеть. Эти наблюдения позволили нам поставить на твердую экспериментальную основу десятилетия теоретизирования и расчетов", - заявил Шеп Долеман (Shep Doeleman) из Массачусетского технологического института (США). Долеман и его коллеги смогли совершить это открытие благодаря уникальному телескопу-интерферометру Event Horizons Telescope, в рамках которого были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Калифорнии, Аризоне, на Гавайских островах и даже на южном полюсе Земли. Главная цель этого проекта, как можно понять из его названия, заключалась в том, чтобы "подобраться" к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить ее свойства. Объединение мощностей телескопов позволило ученым достичь разрешения, превышающего чувствительность "Хаббла "в тысячу раз. О первых успехах этого проекта и первых наблюдениях ученые рассказали еще в апреле этого года. По их словам, EHT удалось подобраться к горизонту событий "нашей" черной дыры и достичь рекордного разрешения, в 10 раз превышающего точность предыдущих наблюдений. Изучив поляризацию излучения, исходящего от "сердца" Sgr A*, авторы статьи заметили, что некоторые испускаемые ею радиоволны были "закручены", что указывало на то, что у горизонта событий черной дыры и в диске ее аккреции присутствовали сильные магнитные поля. Их структура была крайне необычной - сила магнитного поля в отдельных регионах диска менялась каждые 15 минут, а его конфигурация была очень разной в разных уголках окрестностей Sgr A*. К примеру, магнитное поле в дальней части диска было достаточно неупорядоченным, что астрофизики сравнивают с тем, как выглядят спутавшиеся спагетти. В противоположность этому, регионы, расположенные у "ножки" джета - потока частиц высокой энергии и электромагнитных волн, "выплевываемых" черной дырой, - были наоборот, очень упорядоченными. Как считает ДОлеман, дальнейшее изучение различий в магнитной структуре этих участков диска аккреции и окрестностей горизонта событий позволит понять, как рождаются джеты и почему некоторые черные дыры, в том числе и Sgr A*, обладают крайне слабыми "плевками".

Другие интересные новости:

▪ Время на Земле течет по-разному

▪ Быстрее света

▪ Самообучающийся мозг для смартфонов и планшетов

▪ Накопители SSD WRK от Angelbird

▪ Фейковые новости распространяются в сети быстрее правдивых

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Рамбам. Знаменитые афоризмы

▪ В чем заключается особенность японского капитализма? Подробный ответ

▪ статья Торговый брокер. Должностная инструкция

▪ статья Ремонт импортного телефона-трубки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Китайские волшебные трубы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025