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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Interruttore luce acustica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione La logica dell'interruttore acustico è simile a un trigger di conteggio. Un segnale acustico accende le lampade se sono spente o si spengono se sono accese. Nelle pause tra i segnali, lo stato delle lampade rimane invariato.
Il circuito dell'interruttore è mostrato in fig. 1. EL1 - una o più lampade collegate in parallelo (incandescenza o "risparmio energetico") con una potenza totale fino a 1000 W, controllate da un interruttore. Grazie all'uso dei microcircuiti economici K154UD1A [1] e HEF4013BP [2], la componente attiva della corrente consumata dalla rete quando la lampada è spenta è di soli 0,88 mA. Come ha dimostrato la pratica, l'inclusione di una lampada in un circuito CC rettificato da un ponte a diodi VD1, e non di corrente alternata, fornisce una migliore immunità al rumore del dispositivo. La tensione rettificata da questo ponte, dopo aver estinto il suo eccesso con il resistore R7, limitando il diodo zener VD4 a 10 V e livellando con il condensatore C1, viene utilizzata anche per alimentare i microcircuiti. Il condensatore C6 nel loro circuito di alimentazione sopprime le interferenze ad alta frequenza. A causa del basso consumo di corrente, la potenza dissipata dal resistore R7 non supera 0,25 watt. Il condensatore C3 riduce significativamente la probabilità di un falso funzionamento dell'interruttore del dispositivo a causa di interferenze che penetrano dalla rete. Ciò è stato confermato sperimentalmente. L'amplificatore operazionale DA1 amplifica i segnali provenienti dal microfono BM1. Il guadagno, da cui dipende la soglia di risposta, è regolato dalla resistenza di trimming R4. Poiché il collegamento dell'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale con un filo CC comune è interrotto dal condensatore C4, la componente costante della tensione su questo ingresso e sull'uscita dell'amplificatore operazionale è sempre uguale alla stessa componente di tensione a l'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. Selezionando il resistore R1 nel circuito di alimentazione del microfono BM1, viene impostato circa uguale alla metà della tensione di alimentazione dell'amplificatore operazionale. Ciò consente di ottenere la massima oscillazione della tensione alternata alla sua uscita. I condensatori C2 e C5 formano la risposta in frequenza dell'amplificatore, sopprimendo le componenti ad alta frequenza del segnale. Sui diodi VD2 e VD3 è montato un rilevatore di ampiezza della componente variabile del segnale. Il resistore R5 rallenta l'aumento di tensione attraverso il condensatore C8, impedendo all'interruttore di scattare a causa di segnali acustici troppo brevi. Attraverso il resistore R6, il condensatore C8 viene scaricato alla fine del segnale. Non appena la tensione sul condensatore C8 supera il valore di soglia per l'ingresso C del trigger DD1.1 (circa 5 V), il trigger imposta le sue uscite in uno stato corrispondente al livello logico all'ingresso D. Il circuito R11C9 crea un ritardo di circa 1 s tra la modifica del livello logico della tensione all'uscita inversa del trigger e al suo ingresso D. Pertanto, lo stato del trigger cambia solo il primo di una serie di impulsi ricevuti all'ingresso C durante il ritardo . Ciò elimina l'imprevedibilità dello stato dell'interruttore dopo aver ricevuto un numero imprecisato di impulsi sonori uno dopo l'altro, derivanti, ad esempio, da molteplici riflessioni del suono dalle pareti della stanza e dagli oggetti in essa contenuti. Va notato che gli ingressi di clock dei trigger del microcircuito HEF4013BP, a differenza degli analoghi (KR1561TM2, CD4013BCN), hanno caratteristiche di commutazione con isteresi, come un trigger Schmitt, per questo motivo non è desiderabile sostituire il microcircuito specificato con analoghi. All'accensione, il circuito R8C10 genera un impulso che imposta il trigger DD1.1 su uno stato di basso livello all'uscita 1. Ciò è necessario affinché dopo l'accensione del dispositivo, la lampada EL1 rimanga spenta fino a quando non viene segnalato che si accende viene ricevuto. Non si accende da solo anche quando viene ripristinata la tensione di rete dopo un'interruzione di corrente. Quando l'uscita del trigger DD1.1 è bassa, è lo stesso all'ingresso S del trigger DD1.2, poiché il diodo VD5 è aperto. In questa situazione, il livello all'uscita 13 del trigger DD1.2 rimane basso, indipendentemente dal livello agli ingressi C e D, poiché all'ingresso R viene applicata una tensione di livello elevato. Ad un livello alto all'uscita 1 del trigger DD1.1, il diodo VD5 è chiuso. La tensione pulsante (rete, rettificata dal ponte VD10) che arriva attraverso il resistore R1.2 all'ingresso S del trigger DD1 all'inizio di ogni semiciclo pone il trigger in uno stato con un livello alto all'uscita 13. il segnale proveniente da questa uscita funge da apertura per il trinistor VS1. Si noti che non è presente alcuna resistenza tra l'elettrodo di controllo ed il catodo del trinistor, consigliato dai manuali per l'uso dei trinistor della serie KU201 e KU202. Non è necessario, poiché l'impedenza di uscita del trigger DD1.2 è piuttosto piccola in entrambi i suoi stati. Non appena il trinistore si apre, la tensione tra il suo anodo e il catodo diminuisce bruscamente, il livello di tensione all'ingresso S e all'uscita 13 del trigger DD1.2 diventa basso e l'impulso che ha aperto il trinistore si interrompe. Pertanto, la sua durata rimane sempre minimamente sufficiente per aprire il trinistor. Nel mezzo ciclo successivo, il processo viene ripetuto. Va notato che se il dispositivo viene ricollegato alla rete troppo velocemente dopo essere stato spento, il dispositivo descritto potrebbe "congelarsi". In questo caso scollegarlo dalla rete e riaccenderlo dopo aver atteso almeno 10 s che i condensatori si scarichino. Se come EL1 vengono utilizzate una o più lampade "a risparmio energetico" senza correttore di fattore di potenza, il funzionamento dell'interruttore è leggermente diverso rispetto alle lampade a incandescenza. Nel reattore elettronico delle lampade "a risparmio energetico" è presente un raddrizzatore di tensione di rete a diodi con un condensatore di livellamento. Pertanto, la corrente non scorre attraverso la lampada fino a quando il valore istantaneo della tensione nella rete non supera la tensione a cui è caricato il condensatore, ed è solo leggermente inferiore all'ampiezza della rete.Fino a questo punto, la lampada la resistenza è molto alta, quindi i livelli all'ingresso S e all'uscita del trigger DD1.2 rimangono bassi e la tensione di apertura non viene fornita all'elettrodo di controllo del trinistor. Il trinistor si aprirà dopo che la tensione nella rete è di circa 15 V superiore alla tensione sul condensatore della lampada. Il problema principale che si pone quando si controllano le lampade "a risparmio energetico" utilizzando un trinistor è che la corrente di dispersione di questo dispositivo (nello stato chiuso) può raggiungere diversi milliampere. Sebbene ciò non sia sufficiente per mantenere la lampada accesa in modo continuo, occasionalmente lampeggia poiché il condensatore di livellamento viene gradualmente caricato dalla corrente di dispersione e quindi scaricato dalla corrente della lampada lampeggiante. Questo non è solo visivamente sgradevole, ma riduce anche la durata della lampada. Per eliminare i flash, puoi raccogliere un'altra istanza del trinistor o collegare una normale lampada a incandescenza in parallelo con quella "risparmio energetico". La seconda opzione è preferibile. In questo caso, la derivazione, come talvolta consigliato, di una lampada a "risparmio energetico" con un resistore è inaccettabile. Un altro problema è legato alla notevole corrente pulsata che attraversa la lampada (soprattutto "risparmio energetico") al momento della sua inclusione. Questo impulso può danneggiare l'SCR oi diodi raddrizzatori. Sebbene molte lampade "a risparmio energetico" siano dotate di elementi di limitazione della corrente, ma se diverse di queste lampade sono collegate in parallelo, è desiderabile includere un resistore con una resistenza di circa 10 ohm in serie con esse. La potenza di questo resistore deve essere almeno calcolata dalla formula
dove P è la potenza del resistore, W; R è la sua resistenza, Ohm; Rsum: la potenza totale delle lampade, W; U - tensione nella rete, V; lambda - fattore di potenza (solitamente 0,3 ... 0,5).
Uno schema di un'altra versione dell'unità di commutazione lampada EL1 è mostrato in fig. 2. La numerazione degli elementi continua qui quella iniziata in Fig. 1. Questo nodo non è soggetto a "riaggancio", è meno critico per la corrente di apertura del trinistore e, soprattutto, accende la lampada a un valore istantaneo inferiore della tensione di rete. Un unico vibratore è montato sul grilletto DD1.2. Lo avvia in presenza di un livello alto permissivo all'ingresso del D-flip-flop, il segnale fornito all'ingresso C attraverso il partitore di tensione R9R10. Ciò accade nei momenti in cui la tensione all'anodo del trinistor aumenta e raggiunge circa 15 V. Mentre la tensione all'ingresso D è logicamente bassa, il flip-flop rimane basso all'uscita 13, il transistor VT1 e il trinistor VS1 sono chiusi e la lampada è diseccitata. Con un livello alto all'ingresso D, gli impulsi che arrivano all'ingresso C all'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete trasferiscono il trigger in uno stato con un livello alto all'uscita. Il transistor VT1 e il trinistor VS1 sono aperti, alla lampada viene applicata tensione. Il condensatore C11 viene caricato attraverso il resistore R13. Dopo circa 10 µs, la tensione all'ingresso R del flip-flop raggiunge il valore di soglia e il flip-flop torna allo stato originale. Il trinistor rimane aperto fino alla fine del semiciclo e nel successivo il processo viene ripetuto. Le caratteristiche delle centraline SCR e la loro applicazione sono riportate in [3, 4]. Gli SCR KU202K - KU202R, KU202K1-KU202R1 possono essere installati nell'interruttore. Se la potenza della lampada non supera i 400 W, sono adatti anche i trinistor KU201K-KU201N. Con una potenza di commutazione superiore a 200 W, il trinistor deve essere installato su un dissipatore di calore. Per i trinistor della serie KU202, la corrente di apertura dell'elettrodo di controllo è garantita non superiore a 100 mA, sebbene in realtà per la maggior parte di essi sia parecchie volte inferiore. Per tutti i campioni testati dall'autore (circa una dozzina), questa corrente non ha superato i 10 mA. Se il chip DD1 in un dispositivo assemblato secondo il circuito mostrato in Fig. 1, dopotutto, non sarà in grado di fornire la corrente desiderata, potrebbe essere necessaria una selezione di un trinistor. Per un nodo assemblato secondo lo schema mostrato in Fig. 2, non è necessario selezionare un trinistor. Il transistor KT940A può essere sostituito con KT940B, nonché con KT604 e KT605 con qualsiasi indice di lettere. Tutti questi transistor funzionano in modo abbastanza affidabile, sebbene la tensione applicata ad essi superi tecnicamente il valore massimo consentito. Analogico del ponte a diodi KBU6G - RS604. Sono adatti anche altri ponti a diodi o singoli diodi classificati per una tensione inversa di almeno 400 V e per la corrente assorbita dalle lampade controllate dall'interruttore. I diodi KD521A sostituiranno tutti i diodi al silicio a bassa potenza. Come amplificatore operazionale DA1, sono adatti non solo K154UD1A, ma anche K154UD1B, nonché 174UD1A, 174UD1B, KR154UD1A, KR154UD1B. Per i microcircuiti delle serie 174 e K174, una custodia in metallo è collegata al pin 5. Poiché i microcircuiti della serie KR174 sono realizzati in una custodia di plastica, questo pin viene lasciato libero e non è necessario collegarlo da nessuna parte. Il microfono CZN-15E può essere sostituito da qualsiasi altro microfono a elettrete di piccole dimensioni con amplificatore FET integrato. Adatto, ad esempio, al microfono domestico MKE-332. Quando lo si collega, è necessario rispettare la polarità. La resistenza R1 è selezionata in modo che la tensione tra i cavi del microfono sia di circa 5 V. Letteratura: 1. Amplificatore operazionale a micropotenza 154UD1. - rdalfa.lv/data/oper_usil/1541.pdf.
Autore: K. Gavrilov, Novosibirsk; Pubblicazione: radioradar.net
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