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