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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Геймеры против COVID-19 15.03.2020 Если у вас есть игровой компьютер, вы можете использовать его графические возможности для борьбы со вспышкой пандемии коронавирусной инфекции COVID-19. NVIDIA призывает всех владельцев игровых ПК скачать приложение Folding@home, чтобы использовать компьютер в свободное время для борьбы с этим опасным заболеванием, уже унесшим немало жизней. Приложение позволяет объединить компьютеры в международную сеть, которая использует распределенную вычислительную мощность для решения сложных вычислительных задач - игровые графические процессоры вполне подходят для этих целей. Приложение Folding @ home было разработано довольно давно. Ранее для него стала доступна новая серия проектов по "имитации потенциально поддающихся лекарственному воздействию белков-мишеней SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий COVID-19) и родственного вируса SARS-CoV (для которого доступно больше структурных данных)". Реализация этих проектов может помочь исследователям лучше понять коронавирус и в конечном итоге, возможно, разработать эффективные методы лечения вызванного им заболевания. Для тех, кто испытывает чувство беспомощности перед вспышкой коронавирусной инфекции, участие в проектах является реальным шансом помочь в борьбе с ней, даже не имея медицинского образования.

Другие интересные новости:

▪ После динозавров на земле правили грибы

▪ Яйца и помидоры для автозапчастей

▪ Рекорд продолжительности выхода в открытый космос

▪ Умный датчик загрязнения воздуха IKEA VINDSTYRKA

▪ Улучшена компьютерная распознаваемость речи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Афоризмы знаменитых людей. Подборка статей

▪ статья Не ждали. Крылатое выражение

▪ статья Как изобрели бездымный порох? Подробный ответ

▪ статья Ятрышник шлемовидный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Искусственный китовый ус. Простые рецепты и советы

▪ статья Устройство управления электродвигателем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025