Акустический светорегулятор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Предлагаемый регулятор позволяет дистанционно, просто хлопая в ладоши, включать и выключать торшер или другой светильник с лампами накаливания и выбирать один из трех уровней его яркости. Изменение яркости, а том числе при включении, происходит плавно, что заметно продлевает срок службы ламп.

Хлопок в ладоши выбран в качестве управляющего сигнала по той причине, что по акустическим характеристикам он заметно отличается от речи или музыки. Конечно, нельзя исключить срабатывания регулятора от других резких звуков (взрывов пиротехники, автомобильных гудков или выхлопов), поэтому не стоит применять этот прибор вне хорошо звукоизолированного помещения.

Потребляемая светорегулятором мощность не превышает 4 ВА и зависит в основном от тока холостого хода первичной обмотки трансформатора питания. Это в несколько раз меньше того, что потребляет в ждущем режиме музыкальный центр со встроенными часами или телевизор.

Схема регулятора представлена на рис. 1. Сигнал, принятый микрофоном ВМ1, поступает на усилитель - ОУ DA1.1. Делитель напряжения R2R3 задает рабочую точку ОУ. Через резистор R1 на электретный микрофон подано напряжение питания. Конденсатор С1 - разделительный. Коэффициент усиления отрицательных полуволн сигнала на единицу больше отношения значений сопротивления резисторов R5 к R4. Положительные "срезает" диод VD1.

(нажмите для увеличения)

При достаточной амплитуде (более 0,9 В) сигнал с выхода усилителя запускает одновибратор DA3, генерирующий прямоугольный импульс длительностью приблизительно 0,4 с, зависящей от постоянной времени цепи R11C6. Пока импульс не закончился, никакие шумовые воздействия на микрофон ВМ1 не имеют эффекта, что предотвращает непредсказуемые изменения состояния регулятора.

Резисторы R9 и R10 не только задают начальное напряжение на выводе 2 одно-вибратора DA3, но и вместе с конденсатором С4 образуют фильтр. Он пропускает только высокочастотные составляющие, которыми богат спектр хлопка в ладоши, и подавляет низкочастотные, свойственные другим сигналам и помехам.

Два триггера микросхемы DD1 образуют счетчик, подсчитывающий число хлопков (импульсов одновибратора DA3). Резисторы R19-R21 и диоды VD6, VD7 - АЦП, напряжение на выходе которого (инвертирующем входе ОУ DA1.2) зависит от состояния триггеров, т. е. от числа хлопков. Конденсатор С11 обеспечивает сравнительно медленный переход от одного уровня напряжения к другому.

При включении питания положительный импульс, сформированный цепью R13C9VD4, устанавливает счетчик в исходное состояние с высоким логическим уровнем на выводах 1 и 13. Напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 максимально, так как резисторы R19 и R20 соединены, по существу, параллельно через открытые диоды VD6 и VD7. В этом же состоянии открыт транзистор VT4, так как на его эмиттере - низкий логический уровень с инверсного выхода триггера DD1.2 (вывод 12), а через резистор R17 в цепи базы течет ток. О назначении этого транзистора будет сказано ниже.

После первого хлопка оба триггера изменят свое состояние и напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 станет нулевым, так как диоды VD6 и VD7 будут закрыты Второй хлопок установит высокий уровень на выходе триггера DD1.1, оставляя состояние триггера DD1.2 неизменным. Теперь диод VD6 открыт, VD7 закрыт, а выходное напряжение АЦП формирует резистивный делитель R19R21. Третий хлопок изменит состояние обоих триггеров. Диод VD6 будет закрыт, a VD7 открыт. Выходное напряжение задаст делитель R20R21. И, наконец, четвертый хлопок вернет устройство в исходное состояние. Дальнейшие хлопки приведут к повторению того же цикла.

Временные диаграммы сигналов в характерных точках светорегулятора изображены на рис. 2 На базу транзистора VT1 подано несглаженное пульсирующее напряжение с анода диода VD3 (выхода выпрямителя на диодном мосте VD2). В конце каждого полупериода и в начале следующего этот транзистор некоторое время закрыт, a VT2 - открыт и разряжает конденсатор С10. После закрывания транзистора VT2 конденсатор заряжается через резистор R14 и напряжение на неинвертирующем входе (выводе 6) ОУ DA1.2 растет почти линейно.

(нажмите для увеличения)

ОУ DA1.2 (служащий в данном случае компаратором) формирует на выходе (выводе 10) последовательность положительных импульсов, длительность которых тем больше, чем меньше напряжение на инвертирующем входе (выводе 7) ОУ. Если оно равно нулю, на выходе ОУ - положительное постоянное напряжение, а если превышает амплитуду пилообразного на выводе 6, выходное напряжение ОУ близко к нулю, но не равно ему из-за особенностей устройства ОУ Чтобы при низком уровне напряжения на выходе ОУ DA1.2 транзистор VT3 был надежно закрыт, предусмотрен стабилитрон VD5, "отсекающий" излишек напряжения.

При некотором сочетании номиналов резисторов R19-R21 напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 в исходном состоянии регулятора может оказаться меньшим амплитуды "пилы", в результате лампа EL1 не будет выключена полностью. Для исключения такой ситуации предусмотрен транзистор VT4, речь о котором шла выше. Когда он открыт, пилообразное напряжение ограничено на очень низком уровне. Диод VD8 устраняет влияние транзистора VT4 на работу генератора, когда на выводе 13 триггера DD1.2 установлен высокий логический уровень.

В коллекторную цепь транзистора VT3 включен излучающий диод оптрона U1. Если транзистор открыт, открыт и фотодинистор оптрона, замыкающий через диодный мост VD9 и резистор R22 цепь управлений симистора VS1. В зависимости от доли длительности каждого полупериода, в течение которой симистор открыт, изменяются эффективное значение поступающего на лампу EL1 напряжения и яркость ее свечения. Так как симистор открывается и в положительных, и в отрицательных полупериодах, мерцание лампы незаметно и при пониженной яркости.

Налаживание светорегулятора начинают с установки необходимой акустической чувствительности. Учтите, с увеличением номинала резистора R5 растет не только чувствительность, но и вероятность ложных срабатываний от посторонних звуков. Уровни промежуточных ступеней яркости можно изменить по своему усмотрению, подбирая номиналы резисторов R19 и R20. Увеличение емкости конденсатора С11 приводит к более медленному нарастанию или спаду яркости после очередного хлопка.

Печатная плата светорегулятора и расположение элементов на ней изображены на рис. 3. Конденсаторы С6 и С10 должны быть пленочными серии К73-9 или К73-17. Керамические конденсаторы (К10-17 или импортные) здесь нежелательны из-за большого ТКЕ. Однако их можно применять в качестве С1, С2, С4 и С8. Оксидные конденсаторы - любые, подходящие по габаритам и рабочему напряжению. Мощность резисторов R18 и R22 не должна быть меньше указанной на схеме.

Стабилитрон КС133Г можно заменить другим (например, импортным) с таким же или немного меньшим напряжением и возможно меньшим минимальным током стабилизации. В качестве диода VD3 подойдет любой выпрямительный с допустимым прямым током не менее 0,3 А, вместо остальных - диоды серий КД510, КД521, КД522. Транзисторы VT1-VT4 - любые структуры п-p-n с допустимым током коллектора не менее 100 мА и коэффициентом h21Э более 50. Микросхему К140УД20 можно заменить на КР140УД20А, К561ТМ2 - на К1561ТМ2, а вместо интегрального стабилизатора КР142ЕН8Б применить КР1157ЕН12 (с любым буквенным индексом), КР1170ЕН12 или импортный с напряжением стабилизации 12 В и допустимым током нагрузки не менее 50 мА.

Электретный микрофон ВМ1 можно заменить электродинамическим, в этом случае резистор R1 устанавливать не следует. Симистор ТС112-10 можно заменить на КУ208В или КУ208Г. При общей мощности ламп светильника более 100 Вт симистор необходимо установить на теплоотвод. Плавкую вставку FU1 выбирают с током срабатывания, превышающим в 1,5...2 раза номинальный ток светильника.

Трансформатор Т1 - любой, обеспечивающий напряжение на вторичной обмотке 12... 16 В при токе не менее 50 мА. При возможности выбора предпочтение следует отдать трансформатору с минимальным значением тока холостого хода первичной обмотки.

Описанный акустический светорегулятор нетрудно превратить в сенсорный. Достаточно заменить микрофон ВМ1 и резистор R1 металлической пластиной, соединенной с левым (по схеме) выводом конденсатора С1. Регулятор будет срабатывать при касании пластины рукой.

Автор: С.Беляев, г.Тамбов

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Стандарт телевидения 8K Ultra HD 26.09.2019 Телевизионная индустрия сделала еще один шаг по утверждению спецификации 8K TV, которая последние годы не была толком определена и интерпретировалась на разных телевизорах по-разному. Отныне формат 8K Ultra HD (UHD) официально утвержден, сертифицирован, под него написана точная спецификация и утвержден логотип. Ассоциация потребительских технологий (Consumer Technology Association) обнародовала официальное определение дисплеев под 8K-телевизоры. Любая модель, которая соответствует новому стандарту, должна обладать панелью с разрешением не менее 7680 x 4320 пикселей, поддерживать 24, 30 и 60 кадров в секунду, воспроизводить 10-битный цвет, поддерживать ключевые функции HDR и использовать защиту контента уровня HDCP 2.2. CTA требует, чтобы телевизоры стандарта Ultra HD могли повышать качество видео SD, HD и 4K до разрешения 8K (апскейл). Это должно гарантировать, что видео не будет "мылиться" или как-то искажаться при отсутствии нативного контента 8K. Включение в программу сертификации 8K является абсолютно добровольной. Это в какой-то степени формальность. Тем не менее, по мнению ассоциации, производители наверняка захотят участвовать в принятии стандарта, ведь на рынке уже существуют телевизоры подобного качества. Получить возможность нанесения нового логотипа 8K на своих устройства производители смогут уже с 1 января 2020 года.

Другие интересные новости:

▪ Высокоскоростной интерфейс с пропускной способностью 16 Гбит/с

▪ Планшет Ingenic с Android 4.0 за $120

▪ Электромобиль Citroen ё-C4

▪ Микроволной по сердцу

▪ Скорость компьютера - 100 км/ч

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Товарищ не понимает. Крылатое выражение

▪ статья Как колыбельные и стишки спасли жителей острова Симелуэ от цунами? Подробный ответ

▪ статья Восьмерка одним концом. Советы туристу

▪ статья Автоматический выключатель освещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Схема регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока на карте. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026