Голосовое управление аппаратурой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

При пользовании бытовыми электроприборами (например, электрическим светильником), возникает неудобство: вы хотите спокойно заснуть, но приходится вставать, подходить к розетке и вынимать из нее вилку. Предлагаемое электронное устройство позволяет управлять (включать в работу или выключать) различными бытовыми приборами на расстоянии просто произносимыми звуками. Достаточно сказать определенное слово и пожалуйста: заработал (или умолк) радиоприемник или телевизор; загорелся (или потух) электрический светильник или елочная гирлянда.

Устройство состоит из пульта и трех переключателей. Для управления используются три командных слова: "свет" - для включения светильника, "цвет" - для включения елочной гирлянды, и "звук" - чтобы заработал радиоприемник.

Схема пульта, содержащего блок фильтров, в которых происходит анализ частоты и амплитуды звукового сигнала (сказанного слова), изображена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема пульта управления бытовыми приборами голосом (нажмите для увеличения)

Результаты анализа передаются в схему памяти для сравнения с командными словами. При их совпадении со схемы памяти выдаются сигналы управления для включения или выключения светильника, елочной гирлянды или радиоприемника.

Речевой сигнал с микрофона ВМ1 поступает на базы транзисторов VT1, VT11, VT22 и VT25 блока фильтров. На транзисторах VT2, VT3, VT4 собран фильтр высших частот, выделяющий из речевого сигнала шипящие звуки "с, ц, з", которые отфильтровываются высокочастотным фильтром, проходя по цепи С1 - VT2 - VT3 - R6 - VT4. Дополнительно сигнал звуков "с, ц, з" фильтруется цепью на транзисторах VT5 и VT6, конденсаторе С2, резисторах R8 - R11. Полученное постоянное напряжение, равное по уровню сигналу звука "с", пропускает цепь R12 - C3 - R13. Сигнал звуков "с, ц, з" с их уровнем напряжения проходит по цепи R32 - С5 - R34. Этот же сигнал звуков "с, ц, з" через резистор R33 открывает транзистор VT15. Поступивший через диод VD2 на базу транзистора VT7 речевой сигнал звука "с" открывает его, а транзистор VT8 при этом закрывается. Образующееся на коллекторе VT8 напряжение заряжает конденсатор С4. Заряженный конденсатор поддерживает в открытом состоянии транзистор VT7, а транзистор VT8 при этом остается закрытым. Сигнал звука "с", поступивший на базу транзистора VТ7, запоминается логическим элементом, собранным на транзисторах VТ7 и VТ8, резисторах R14 - R17, конденсаторе С4 схемы памяти. Сигнал высокого уровня с коллектора транзистора \/Т8 проходит двойную линию задержки, собранную на транзисторах \/Т9 и VТ 10, резисторах R18 - R22, конденсаторе С6, диоде VD1 и транзисторах VТ19 и VТ21, резисторах R23, R67, R69, R70, R72, конденсаторе С12, диоде VD9 и через диод VD4 поступает на базу транзистора VТ8, открывая его. При этом транзистор VТ7 закрывается. Напряжение на его коллекторе будет равно нулю. Не будет и сигнала запоминания звука "с".

При поступлении через диод VD3 сигнала звуков "ц" или "з" на базу VТ16 транзистор открывается, а VТ17 закрывается. Данный логический элемент схемы памяти (транзисторы VT16, VT17) запоминает сигнал звука "ц" или "з" на время прохождения напряжения высокого уровня с коллектора транзистора VТ17 через линию задержки на транзисторах VТ18 и VТ20, резисторах R39 - R43, конденсаторе С7, диоде VD5. Через диод VD6 напряжение высокого уровня, поступая на базу транзистора VТ17, открывает его. При этом транзистор VТ 16 закроется. Напряжение на коллекторе транзистора VТ17 будет равно нулю. Не будет и сигнала запоминания звука "ц" или "з".

В момент времени, когда напряжение на коллекторе транзистора VТ8 будет высокого уровня, здесь присутствует сигнал звука "с", который, проходя через резистор R97 на базу транзистора VТ46, откроет его. Далее, напряжение высокого уровня с коллектора транзистора VТ17 через резистор R105 открывает транзистор VТ51, который, в свою очередь, блокирует открытие транзистора VТ49, не давая поступить через резистор R101 напряжению высокого уровня с коллектора транзистора VТ33. Одновременно напряжение высокого уровня с коллектора транзистора VT17 через резисторы R81 и R109 поступает на базы транзисторов VТ39 и VТ53, открывая их. Коллекторы VТ39 и VТ53 связаны с эмиттерами транзисторов VТ38 и VТ52, что, в свою очередь, дает возможность открыть эти транзисторы при поступлении на их базы напряжения высокого уровня.

Функции первого фильтра нижних частот выполняют транзисторы VТ12 - VT14, резисторы R25 - R31, конденсаторы С8 и С9 Звуковые сигналы проходят через данный фильтр. Открытый транзистор VT15 препятствует прохождению шипящих звуков в речевом сигнале с коллектора транзистора VT14, откуда низкочастотный сигнал поступает через резистор R76 на базу транзистора VT36, открывая его. При этом транзистор VT37 закроется. Образующееся высокое напряжение с коллектора транзистора VT37 через конденсатор С20 (сглаживающий пульсации высокого напряжения), резистор R85 поступает на базу транзистора VT40, открывая его. Напряжение на делителе напряжения, состоящем из резисторов R84 и R89, станет равным нулю через диод VD10 и открытый транзистор VT40.

Пройдя через первый фильтр, речевой сигнал слова "звук" поступает в виде звука "вук" через резистор R107 на конденсатор С25, выделяемое напряжение которого, проходя через резистор R108 и диод VD14, открывает транзистор VT52 схемы памяти. Транзистор VT53, стоящий в цепи эмиттера транзистора VT52, также открыт, так как на его базе присутствует напряжение сигнала запоминания звука "з", приходящего с коллектора транзистора VT17 через резистор R109. При этом закрывается транзистор VT54, а напряжение высокого уровня с его коллектора через резистор R115 открывает транзистор VT56. При наступлении паузы (слово произнесено) открывается транзистор VT55, так как в цепи делителя напряжения резисторов R84, R89 закроется транзистор VT40 и напряжение высокого уровня через резистор R114 откроет транзистор VT55. Тогда транзистор VT57 закроется и образующийся высокой уровень напряжения на его коллекторе через резистор R123 поступит на базу транзистора VТ61, открывая его. Транзистор VТ62 также открыт. Закроется транзистор VТ63, и образовавшийся высокий уровень напряжения на его коллекторе поступит на выход 12 пульта управления.

Второй низкочастотный фильтр содержит транзисторы VТ25, VТ27, VТ29, резисторы R50, R52, R54, R55, конденсатор С15.

Высшие частотные составляющие звукового сигнала проходят через фильтр по цепи С13 - VТ23 - R47 - С14 - VТ24 - Н49 - VТ26 - R5З, поступая на базу транзистора VТ28, открывая его и препятствуя прохождению с коллектора транзистора VТ25 шипящих звуков речевого сигнала.

в результате этого речевой сигнал с коллектора транзистора VT25 проходит далее по цепи С15 - VT27 - R54 - VT29 - R56 - С16 - VT30 - R58 - VT31, где образующееся напряжение на коллекторе транзистора VT31 поступает через резистор R77 на конденсатор С24, уровень напряжения на котором соответствует сигналу звука "вет" в слове "свет" или "цвет". Напряжение, выделяющееся на конденсаторе С24 через резистор R80, диод VD12, открывает транзистор VT38 схемы памяти. Стоящий в его эмиттерной цепи транзистор VT39 также открыт, так как на его базу поступает напряжение высокого уровня сигнала запоминания звука "ц" или "с" с коллектора транзистора VT17 через резистор R81. При этом транзистор VT41 закроется. Высокий уровень напряжения, образовавшийся на его коллекторе, через резистор R90 откроет транзистор VТ43. Стоящий в цепи его коллектора транзистор VТ42 при паузе, когда слово произнесено, также будет открыт. Закроется при этом транзистор VТ44. Напряжение высокого уровня с его коллектора через резистор R95 откроет транзистор VТ58, в эмиттерной цепи которого стоит транзистор VТ59, который открыт высоким уровнем напряжения на его базе с делителя напряжения на резисторах R120 иR121. Соответственно этому будет закрыт транзистор VТ60, а образовавшийся высокий уровень напряжения на его коллекторе поступит на выход 9 пульта управления. Таким образом, на выходе 9 пульта управления появится сигнал команды управления слова "цвет".

Если будет произнесено слово "свет", то сигнал звука "с" с коллектора транзистора VТ8 через резистор R97 своим высоким уровнем напряжения откроет транзистор VТ46, тогда напряжение на делителе из резисторов R120, R121 станет равным нулю. В результате этого закроется транзистор VТ59 и откроется транзистор VТ60. На его коллекторе появится низкий уровень напряжения. Сигнала управления на выходе 9 пульта не будет. Коллектор открытого транзистора VТ46, связанный через диод VD13 с эмиттером транзистора VТ45, обеспечивает прохождение через него сигнала с резистора R95 через переход "база, эмиттер и его открытие". При этом транзистор VТ47 закроется, на его коллекторе появляется высокий уровень напряжения, поступающий на выход 6 пульта управления, что соответствует команде управления слова "свет".

При произнесении слова, окончание которого прозвучит как слово "свет" или любая слитная речь со словами "свет", "цвет" и "звук", на коллекторе транзистора VТЗЗ появляется высокий уровень напряжения, который проходит через резистор R101 на базу транзистора VТ49, открывая его, что, в свою очередь, препятствует появлению высокого уровня напряжения на коллекторе транзистора VТ17 схемы памяти и как следствие - отсутствию высокого уровня напряжения на выходах 6, 9, 12, что соответствовало бы командам управления слов "свет", "цвет", "звук". Здесь первым появляется высокий уровень напряжения на коллекторе транзистора VТ 17, который через резистор R105 открывает транзистор VТ51, коллектор которого соединен с коллектором транзистора VТЗЗ, тем самым не давая возможности появления высокого уровня напряжения на его коллекторе и открытия транзистора VТ49. Высокий уровень напряжения, образующийся на коллекторе транзистора VТ41 при поступлении слов "свет" или "цвет" через резистор R128, открывает транзистор VТ64, а образующийся на его коллекторе низкий уровень напряжения через резистор R129 закрывает транзистор VТ62, коллектор которого соединен с эмиттером транзистора VТ61. В результате этого транзистор VТ63 откроется и на его коллекторе будет присутствовать низкий уровень напряжения. Это не позволяет появиться на выходе 12 пульта сигналов управления командных слов "свет" или "цвет". Все три произнесенные последовательно команды поступают каждая на свой выход.

В пульте использован микрофон "Шорох-5". Чертеж печатной платы пульта управления размерами 180x155 мм показан на рисунке 2.

Рис. 2. Топология печатной платы пульта управления (обозначения базы, коллектора и эмиттера транзисторов - латинскими буквами В, С и Е соответственно) (нажмите для увеличения)

Сигналы управления с выходов 6, 9, 12 пульта поступают на входы переключателей. Все переключатели по устройству одинаковы, так что достаточно рассмотреть работу одного из них.

Переключатель (рис. 3) позволяет включать или выключать различные устройства при подаче на его вход управляющего сигнала.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема и топология печатной платы переключателя (обозначения базы, коллектора и эмиттера транзисторов - латинскими буквами В, С и Е соответственно) (нажмите для увеличения)

Устройство работает следующим образом. Напряжение питания +12В подается на вход 4 с пульта управления, на первый переключатель - с выхода 5, на второй переключатель - с выхода 8, на третий переключатель - с выхода 11. Минусовый вход 6 соединен у первого переключателя с выходом 7 пульта, а выход 10 пульта - с минусом второго переключателя и выход 13 - с минусом третьего переключателя. На вход 5 поступает сигнал управления (напряжение высокого уровня), который проходит через резистор R1 и резистор R2, диод VD1 на базу транзистора VT1, открывая его, при этом транзистор VT2 закрывается. Образующееся на его коллекторе напряжение заряжает конденсатор С1, который через резистор R9 поддерживает в открытом состоянии транзистор VT1, а транзистор VT2 в результате этого остается в закрытом состоянии.

Поступивший на вход 5 сигнал управления транзисторами VT1 и VT2 запоминается. Теперь напряжение высокого уровня с коллектора транзистора VT2 поступит через резистор R7 на базу транзистора VT3, открывая его, откроется и транзистор VT4, который включит реле К1. Замкнутся его контакты, и включится исполнительное устройство. Одновременно с этим напряжение высокого уровня с коллектора транзистора VT2 поступит через резистор R10, конденсатор С2, резистор R14 с задержкой на базу транзистора VT5, открывая его, а транзистор VT6 закроется. Очередной сигнал управления, поступивший на вход 5, проходит через резистор R2, диод VD2 на коллектор открытого транзистора VT5, а также данный сигнал проходит через резисторы R1 и R5 на базу транзистора VT2, открывая его. Через открытый транзистор VT2 разрядится конденсатор С1. Закроются транзисторы VT3 и VT4. Выключится реле К1 и исполнительное устройство.

При очередном поступлении сигнала управления сработает реле К1, замкнутся его контакты 3, 2 и включится исполнительное устройство. Последующий сигнал управления через реле К1 выключит исполнительное устройство и Т.Д.

В устройстве использовано реле К1 типа FRS10С-03. Реле 12В: 3A/125V. Конденсаторы С1, С2 - электролитические. Резисторы - типа МЛТ на 0,125 Вт. Топология печатной платы размерами 75x30 мм изображена на рисунке 3.

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

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 Очки Google Glass для полиции Нью-Йорка 13.02.2014 Департамент полиции Нью-Йорка приступил к тестированию "умных очков" Google Glass. Об этом сообщило издание VentureBeat, ссылаясь на высокопоставленного чиновника из органов охраны правопорядка. Оценивать очки будет отдел департамента, занимающийся аналитикой и разведкой. Google Glass будут использоваться в ходе расследований, а также "в целях патрулирования". При этом не уточняется, какие именно задачи будут выполнять очки. Google Glass позволяют, к примеру, вести оперативную съемку, а при наличии определенного ПО -сравнивать лица людей с фото из базы данных. На испытаниях в крупнейшем департаменте США (в нем работают 34,5 тыс. сотрудников) сейчас находятся "несколько пар" очков. Пока что не сообщается, кто предоставил очки полицейским. В интервью VentureBeat представители Google уточнили, что с правоохранительными органами они не сотрудничают. Но есть предположение, что кто-то из департамента участвует в программе Explorer. Эта программа дает возможность получить экземпляр очков в распоряжение. При этом кандидатура желающего испытать устройство должна быть утверждена Google, а сам кандидат, в случае утверждения, должен заплатить за очки 1500 долл. "Испытательная" программа продолжит действовать до тех пор, пока очки Google не будут запущены в серийное производство. Предполагается, что это произойдет в 2014 г. После этого очки появятся в свободной продаже. "Умные очки" Google могут использовать и прочие экстренные службы. К примеру, в январе пожарный из Калифорнии представил приложение для Glass, позволяющее огнеборцам поддерживать связь друг с другом и показывающее планы зданий, местоположение гидрантов и запасные выходы.

Другие интересные новости:

▪ Биоуголь улучшит экологию

▪ Смарт-часы BoAT Lunar Tigon

▪ Мысль управляет генами

▪ Почтовый радиоящик

▪ Умная кнопка для Интернета вещей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья Психология личности. Шпаргалка

▪ статья Что такое параолимпийские игры? Подробный ответ

▪ статья Спортсмен-инструктор. Должностная инструкция

▪ статья Бытовая электроника. Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Справочник

▪ статья Мощный преобразователь напряжения 12/5 вольт по простой схеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025