Акустический выключатель освещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Логика работы акустического включателя подобна счетному триггеру. Звуковой сигнал включает лампы, если они выключены, или выключает, если они включены. В паузах между сигналами состояние ламп остается неизменным.

Рис. 1

Схема выключателя изображена на рис. 1. EL1 - одна или несколько соединенных параллельно ламп (накаливания или "энергосберегающих") суммарной мощностью до 1000 Вт, которыми управляет выключатель. Благодаря применению экономичных микросхем К154УД1А [1] и HEF4013BP [2] активная составляющая тока, потребляемого от сети при выключенной лампе, - всего 0,88 мА. Как показала практика, включение лампы в цепь постоянного, выпрямленного диодным мостом VD1, а не переменного тока, обеспечивает лучшую помехоустойчивость устройства.

Выпрямленное этим мостом напряжение после гашения его избытка резистором R7, ограничения стабилитроном VD4 на уровне 10 В и сглаживания конденсатором С1 использовано и для питания микросхем. Конденсатор С6 в цепи их питания подавляет высокочастотные помехи. Благодаря малому потребляемому току мощность, рассеиваемая на резисторе R7, не превышает 0,25 Вт. Конденсатор C3 заметно снижает вероятность ложных срабатываний выключателя устройства от помех, проникающих из электросети. Это подтверждено экспериментально.

ОУ DA1 усиливает поступающие с микрофона ВМ1 сигналы. Коэффициент усиления, от которого зависит порог срабатывания, регулируют подстроечным резистором R4. Поскольку соединение инвертирующего входа ОУ с общим проводом по постоянному току разорвано конденсатором С4, постоянная составляющая напряжения на этом входе и на выходе ОУ всегда равна такой же составляющей напряжения на неинвертирующем входе ОУ. Подборкой резистора R1 в цепи питания микрофона ВМ1 ее устанавливают приблизительно равной половине напряжения питания ОУ. Это дает возможность получить максимальный размах переменного напряжения на его выходе. Конденсаторы С2 и С5 формируют АЧХ усилителя, подавляя высокочастотные составляющие сигнала.

На диодах VD2 и VD3 собран амплитудный детектор переменной составляющей сигнала. Резистор R5 замедляет нарастание напряжения на конденсаторе С8, предотвращая срабатывание выключателя от слишком коротких акустических сигналов. Через резистор R6 конденсатор С8 разряжается по окончании сигнала.

Как только напряжение на конденсаторе С8 превысит пороговое для входа С триггера DD1.1 значение (около 5 В), триггер приводит свои выходы в состояние, соответствующее логическому уровню на входе D. Цепь R11С9 создает задержку приблизительно в 1 с между изменением логического уровня напряжения на инверсном выходе триггера и на его входе D. Поэтому состояние триггера изменяет только первый из серии импульсов, поступивших на вход С за время задержки. Этим устраняется непредсказуемость состояния выключателя после приема неизвестного заранее числа следующих один за другим звуковых импульсов, возникающих, например, в результате многократного отражения звука от стен помещения и находящихся в нем предметов.

Следует отметить, что тактовые входы триггеров микросхемы HEF4013BP, в отличие от аналогов (КР1561ТМ2, CD4013BCN), имеют характеристики переключения с гистерезисом, как у триггера Шмитта По этой причине заменять указанную микросхему аналогами нежелательно.

При включении питания цепь R8C10 формирует импульс, устанавливающий триггер DD1.1 в состояние с низким уровнем на выходе 1. Это необходимо, чтобы после включения устройства в сеть лампа EL1 оставалась выключенной до получения включающего ее сигнала. Не включится она самостоятельно и при восстановлении напряжения в сети после перебоя в электроснабжении.

Когда на выходе триггера DD1.1 установлен низкий уровень, такой же он и на входе S триггера DD1.2, так как диод VD5 открыт. В этой ситуации уровень на выходе 13 триггера DD1.2 остается низким независимо от уровня на входах С и D, поскольку на вход R подано напряжение высокого уровня.

При высоком уровне на выходе 1 триггера DD1.1 диод VD5 закрыт. Поступающее через резистор R10 на вход S триггера DD1.2 пульсирующее напряжение (сетевое, выпрямленное мостом VD1) в начале каждого полупериода переводит триггер в состояние с высоким уровнем на выходе 13. Сигнал с этого выхода служит для тринистора VS1 открывающим. Обратите внимание, что между управляющим электродом и катодом тринистора отсутствует резистор, рекомендуемый руководствами по применению тринисторов серий КУ201 и КУ202. В нем нет необходимости, поскольку выходное сопротивление триггера DD1.2 достаточно мало в обоих его состояниях.

Как только тринистор открывается, напряжение между его анодом и катодом резко уменьшается, уровень напряжения на входе S и выходе 13 триггера DD1.2 становится низким и открывший тринистор импульс прекращается. Таким образом, его длительность всегда остается минимально достаточной для открывания тринистора. В следующем полупериоде процесс повторяется.

Необходимо отметить, что прл слишком быстром после отключения повторном включении прибора в сеть описанное устройство может "зависнуть". В этом случае следует отключить его от сети и вновь включить, выждав не менее 10 с, необходимых для разрядки конденсаторов.

Если в качестве EL1 используются одна или несколько "энергосберегающих" ламп без корректоров коэффициента мощности, работа выключателя происходит несколько иначе, чем с лампами накаливания. В электронном пускорегулирующем аппарате "энергосберегающих" ламп имеется диодный выпрямитель сетевого напряжения со сглаживающим конденсатором. Поэтому ток через лампу не протекает, пока мгновенное значение напряжения в сети не превысит напряжения, до которого заряжен конденсатор, а оно лишь немного меньше амплитуды сетевого До этого момента сопротивление лампы очень велико, поэтому уровни на входе S и выходе триггера DD1.2 остаются низкими и открывающее напряжение на управляющий электрод тринистора не поступает. Тринистор откроется после того, как напряжение в сети примерно на 15 В превысит напряжение на конденсаторе лампы.

Основная проблема, которая возникает при управлении "энергосберегающими" лампами с помощью тринистора, связана с тем, что ток утечки этого прибора (в закрытом состоянии) может достигать нескольких миллиампер. Хотя этого недостаточно для непрерывного горения лампы, иногда она периодически вспыхивает, так как сглаживающий конденсатор постепенно заряжается током утечки, а затем разряжается током вспыхнувшей лампы. Это не только неприятно визуально, но и сокращает срок службы лампы.

Чтобы избавиться от вспышек, можно либо подобрать другой экземпляр тринистора, либо подключить параллельно "энергосберегающей" обычную лампу накаливания. Второй вариант предпочтительнее. Шунтировать, как иногда рекомендуют, "энергосберегающую" лампу резистором в данном случае неприемлемо.

Другая проблема связана со значительным импульсным током, протекающим через лампу (особенно "энергосберегающую") в момент ее включения. Этот импульс способен повредить тринистор или диоды выпрямителя. Хотя многие "энергосберегающие" лампы оснащены токоограничительными элементами, но если несколько таких ламп соединены параллельно, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивлением около 10 Ом. Мощность этого резистора должна быть не менее вычисленной по формуле

где Р - мощность резистора, Вт; R - его сопротивление, Ом; Рсум - суммарная мощность ламп, Вт; U - напряжение в сети, В; лямбда - коэффициент мощности (обычно 0,3...0,5).

Рис. 2

Схема другого варианта узла коммутации лампы EL1 изображена на рис. 2. Нумерация элементов здесь продолжает начатую на рис. 1. Этот узел не подвержен "зависанию", менее критичен к току открывания тринистора, а главное - включает лампу при меньшем мгновенном значении сетевого напряжения. На триггере DD1.2 собран одновибратор. Запускает его при наличии разрешающего высокого уровня на входе D-триггера сигнал, поступающий на вход С через делитель напряжения R9R10. Это происходит в моменты времени, когда напряжение на аноде тринистора растет и достигает примерно 15 В.

Пока на входе D напряжение низкого логического уровня, триггер сохраняет состояние с низким уровнем на выходе 13, транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, а лампа обесточена. При высоком уровне на входе D поступающие на вход С импульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения переводят триггер в состояние с высоким уровнем на выходе. Транзистор VT1 и тринистор VS1 открываются, на лампу подается напряжение. Конденсатор С11 заряжается через резистор R13. Приблизительно через 10 мкс напряжение на входе R триггера достигает порогового значения и триггер возвращается в исходное состояние. Тринистор остается открытым до конца полупериода, а в следующем процесс повторяется.

С особенностями узлов управления тринисторами и их применения можно ознакомиться в [3, 4].

В выключателе могут быть установлены тринисторы КУ202К - КУ202Р, КУ202К1-КУ202Р1. Если мощность ламп не превышает 400 Вт, подойдут и тринисторы КУ201К-КУ201Н. При коммутируемой мощности более 200 Вт тринистор следует установить на теплоотвод. Для тринисторов серии КУ202 гарантирован открывающий ток управляющего электрода не более 100 мА, хотя фактически у большинства из них он в несколько раз меньше. У всех испытанных автором экземпляров (около десятка) этот ток не превышал 10 мА. Если микросхема DD1 в устройстве, собранном по схеме, изображенной на рис. 1, все-таки не сможет отдать нужный ток, может потребоваться подборка тринистора. Для узла, собранного по схеме, показанной на рис. 2, подбирать тринистор не требуется.

Транзистор КТ940А можно заменить на КТ940Б, а также на КТ604 и КТ605 с любыми буквенными индексами. Все эти транзисторы работают достаточно надежно, хотя приложенное к ним напряжение формально превышает максимально допустимое значение.

Аналог диодного моста KBU6G - RS604. Подойдут и другие диодные мосты или отдельные диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 400 В и на ток, потребляемый управляемыми выключателем лампами. Диоды КД521А заменят любые маломощные кремниевые диоды.

В качестве ОУ DA1 подойдет не только К154УД1А, но и К154УД1Б, а также 174УД1А, 174УД1Б, КР154УД1А, КР154УД1Б. У микросхем серий 174 и К174 с выводом 5 соединен металлический корпус. Поскольку микросхемы серии КР174 выполнены в пластмассовом корпусе, этот вывод у них оставлен свободным и присоединять его никуда не требуется.

Микрофон CZN-15Е заменяется любым другим малогабаритным элект-ретным со встроенным усилителем на полевом транзисторе. Подойдет, например, отечественный микрофон МКЭ-332. При его подключении необходимо соблюдать полярность. Резистор R1 подбирают таким, чтобы напряжение между выводами микрофона было около 5 В.

Литература:

1. Микромощный операционный усилитель 154УД1. - rdalfa.lv/data/oper_usil/1541 .pdf.
2. HEF4013B Dual D-type flip-flop. -nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4013B_5.pdf.
3. Кублановский Я. Тиристорные устройства. - М.: Радио и связь, 1987 (Массовая радиобиблиотека, вып. 1104).
4. Управление тринисторами и симисторами. - platan.ru/shem/pdf/ 12_р21 -25.pdf.

Автор: К. Гаврилов, г. Новосибирск; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Аккумулятор будущего без анода на основе натрия 10.05.2021 Ученые создали прототип батареи на основе натрия без анода. В отличие от литий-ионных источников питания, она дешевая и не загрязняет окружающую среду. Типичная литий-ионная батарея имеет два электрода - катод и анод. Они передают ионы в растворе электролита друг другу, когда устройство заряжается и разряжается. Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе попробовали заменить литий металлическим натрием. Почему исследователей заинтересовал именно он? Дело в том, что он металлический натрий - широко распространенный материал. При создании источника питания ученые отказались от анода, добавив вместо него тонкий слой медной фольги. Он находится на анодной стороне токоприемника, который собирает свободные электроны по мере разряда батареи и направляет их в устройство, на которое подается питание. Тонкий слой меди выполняет роль одного из электродов. В итоге получается источник питания, который значительно меньше и дешевле в производстве аналогов. При этом производительность такой батареи не страдает. Авторы разработки отмечают, что такая батарея снизит стоимость и размер гаджетов. Когда эта экспериментальная батарея заряжается, вместо ионов, проходящих от катода через разделительный материал к аноду, они накладываются на медную фольгу и превращаются в блестящий гладкий металл. Затем, когда батарея разряжается, материал растворяется, и ионы возвращаются на катод.

Другие интересные новости:

▪ Умные зонтики заменят метеорологов

▪ Samsung Galaxy Tab 8.9

▪ Биобатарейка вживляется под кожу

▪ Всю электронику Samsung оснастят искусственным интеллектом

▪ Фонари из растений

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Милорад Павич. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто сыграл ключевую роль в популяризации шампанского? Подробный ответ

▪ статья Уход за полостью рта. Медицинская помощь

▪ статья Квасование овчин. Простые рецепты и советы

▪ статья Крепкий спичечный коробок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026