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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Подкожные чипы с COVID-паспортом 31.12.2021 Несколько тысяч шведов за последние годы вживили под кожу имплантаты, избавившись от необходимости постоянно носить проездные на общественный транспорт, банковскую карту, электронный ключ или визитку. Недавно компания DSruptive Subdermals начала использовать чипы в качестве COVID-паспорта. Об этом сообщило агентство AFP. "Чип-имплантат стоит 100 евро. Если вы хотите купить более продвинутые версию, например, для отслеживания показателей здоровья, она будет стоить, возможно, вдвое больше. Но чип-имплантат служит 20-40 лет", - подчеркнул Ханнес Сджоблад, управляющий директор DSruptive Subdermals. По его словам, многие "считают чипы пугающей технологией", но их стоит воспринимать как простую идентификационную метку. "У них нет батареи, они не могут передавать сигнал сами по себе, не могут определить ваше местоположение", - сказал Сджоблад. Чип состоит из сертифицированного биосовместимого стекла, светодиода высокой яркости, не содержащего свинца, ультратонкой печатной платы с интерфейсом NFC, EEPROM. Работает с iOS и Android. У чипа также 2 КБ памяти, катушка с индуктивным ферритовым сердечником на частоте 13,56 МГц. DSruptive Subdermals гарантирует хранение данных в течение 50 лет.

Другие интересные новости:

▪ Суперконденсатор в 5 раз тоньше листа бумаги

▪ Сервис доставки дронами Wing

▪ Электростанция на дождевой воде

▪ Смешанная реальность для автомобилей

▪ Датчик нелегалов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Рентгеновское излучение. История и суть научного открытия

▪ статья Кто начал носить лосины? Подробный ответ

▪ статья Горчица индийская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Имитатор нажатий кнопки мыши. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья На рыбалке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026