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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Interruttore acustico resistente alle interferenze. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Viene descritto un interruttore acustico per una lampada a incandescenza. Vengono mostrati lo schema del circuito elettrico e il layout del circuito stampato del dispositivo. Nella versione dell'autore, come microfono viene utilizzato un emettitore piezoelettrico ZP-3. Il circuito non contiene parti scarse; durante lo sviluppo di un interruttore acustico, è stata prestata particolare attenzione alla resistenza alle interferenze nella rete di alimentazione. L'idea di un interruttore acustico non è nuova, quindi l'autore, avendo deciso di realizzare per sé un dispositivo del genere, ha cercato di trovare una soluzione già pronta per ripetere il progetto senza inutili problemi. Tuttavia, dopo aver familiarizzato con i materiali trovati [1-4], ho dovuto cercare la mia soluzione circuitale. Il proprietario di un bar in una delle città europee ha dotato il suo locale di mobili insolitamente ingombranti. I visitatori adulti, entrando in un bar, vedono tavoli e sedie uguali a quelli dei bambini di 4-5 anni. Ciò è stato fatto affinché i genitori sentissero il disagio e pensassero ai problemi dei loro figli. I bambini hanno davvero difficoltà a causa della loro bassa statura. Ad esempio, non possono accendere da soli la luce del bagno; ogni volta devono rivolgersi a un adulto. Un interruttore acustico può aiutarli. Avevo un altro motivo per installare un interruttore del genere. Nel corridoio dell'appartamento, gli operai edili una volta installarono un interruttore a 4 posizioni con un cavo che funzionava per una lampadina, che alla fine si ruppe. Attualmente non vedo in vendita interruttori di questo tipo, singoli o multiposizione.
Ho deciso di utilizzare un emettitore piezoelettrico come microfono acustico a commutazione. Il circuito della versione originale dell'interruttore acustico (Fig. 1) contiene un sensore piezoelettrico di tipo ZP-3, un amplificatore di tensione alternata (VPA) sul chip DA1, un multivibratore di standby sul chip DD1.1, un DD1.2 trigger e un amplificatore di potenza sul transistor VT3. L'alimentazione del circuito è senza trasformatore. La tensione di rete viene raddrizzata dal gruppo diodi VD1 e fornita a uno stabilizzatore parametrico sul diodo zener VD2. La tensione pulsante dal diodo zener viene fornita all'analogo del diodo a doppia base assemblato sui transistor VT1 e VT2, nonché attraverso il diodo VD3 al condensatore C5, che funge da filtro. Un analogo di un diodo a doppia base accende il tiristore VS1, a condizione che il condensatore C5 non venga bypassato dal transistor VT3, e questo dipende dallo stato del trigger. VS1 è caricato con una lampada a incandescenza da 15-100 W. L'UPN è costruito secondo uno dei circuiti standard per il collegamento di un amplificatore operazionale da un'unica fonte di alimentazione [5]. L'amplificatore contiene un numero limitato di parti e consente di regolare semplicemente la sensibilità dell'interruttore modificando il valore del resistore R4. All'aumentare della resistenza del resistore R4, la sensibilità aumenta e, di conseguenza, al diminuire della resistenza R2, diminuisce. Come risultato dell'applauso, si ottiene un pacchetto di impulsi all'uscita dell'UPN. Il multivibratore in attesa viene attivato da uno di questi impulsi e genera il proprio impulso, la cui durata supera la durata dell'applauso. Pertanto, il trigger DD1.2 cambia ad ogni battito delle mani e non con singoli impulsi burst. Lo schema ha funzionato benissimo da subito. Batti le mani: la lampada si accende, un secondo battito di mani: la lampada si spegne. Avremmo potuto fermarci qui se non fosse stato per un "ma": la lampada si accende non solo sotto costrizione, ma anche a causa di interferenze casuali nell'alimentazione. Inoltre, il dispositivo presenta un altro inconveniente: quando viene applicata tensione al dispositivo, la lampada di solito si accende. Ciò è indesiderabile, perché se la tensione di rete viene a mancare e quindi viene fornita alimentazione, la lampada deve essere spenta forzatamente. Se non c'è nessuno in casa, c'è un consumo extra di elettricità. Ma questo inconveniente è abbastanza facile da eliminare: basta forzare l'installazione del trigger D1.2 sull'ingresso S quando il dispositivo è acceso. Le interferenze casuali nella rete possono essere affrontate a lungo e, forse, senza alcun risultato. Il circuito del dispositivo è progettato in modo da non richiedere configurazione. Può essere consigliato come base per lo sviluppo di un dispositivo simile alimentato da batterie o accumulatore. Dopo aver analizzato i circuiti dei dispositivi descritti in letteratura [1-4], ho deciso di prendere in prestito un circuito simile a un trigger con un ingresso di conteggio su un relè elettromagnetico [2]. Vecchio stile? Ma è affidabile e semplice. Dopotutto, per accendere un relè, è necessario spendere molta più energia rispetto alla commutazione di un trigger ad alta velocità con un ingresso ad alta impedenza.
Il circuito di attivazione del relè (Fig. 2) funziona come segue. Nello stato iniziale, il condensatore C1 viene caricato attraverso i contatti del relè K2.1 e il resistore R2 viene caricato con la tensione di alimentazione, l'avvolgimento del relè K2 è diseccitato. Sotto l'influenza di un segnale acustico, i contatti del relè K1.1 si chiudono brevemente. L'energia del condensatore accende il relè K2, i suoi contatti passano all'automantenimento. Dopo l'esposizione ad un segnale acustico, i contatti del gruppo di contatti K1.1 si aprono e il condensatore C1 viene scaricato attraverso i resistori R2 e R3. Al successivo arrivo di un segnale acustico i contatti del gruppo K1.1 si chiudono brevemente. Attraverso il resistore R1, il condensatore C1 viene caricato, deviando l'avvolgimento del relè K2, a seguito del quale viene diseccitato e il relè K2 viene spento. Il multivibratore in attesa (Fig. 1) viene lanciato attraverso la catena di differenziazione C3R7. Le catene di differenziazione non sono resistenti al rumore, a differenza delle catene di integrazione. La soluzione suggerisce se stessa. Come risultato degli esperimenti, è apparsa la versione finale del dispositivo (Fig. 3).
Il dispositivo contiene lo stesso UPN, un classico rilevatore di ampiezza a diodi (VD1, VD2 e C5), un amplificatore CC su un transistor composito (VT1 e VT2) e un trigger su relè elettromagnetici descritti in dettaglio sopra. Nel circuito resistente al rumore dell'interruttore acustico, gli impulsi dall'uscita dell'UPN vengono rilevati da un rilevatore di ampiezza. Durante l'applauso, sul condensatore C5 appare una tensione costante, che viene fornita alla base di un transistor composito caricato sull'avvolgimento del relè K1. Quando si utilizzano gli elementi radio indicati nello schema, l'interruttore acustico non necessita di regolazione e ha una buona ripetibilità. Il relè K1 tipo RES49 ha i seguenti dati del passaporto: resistenza dell'avvolgimento Rob 1900 Ohm, corrente operativa I non più di 8 mA, ad es. Secondo il passaporto di questo relè, la tensione operativa è U=RobI= 15,2 V. I dati del passaporto del relè K2 tipo RES47 sono i seguenti: resistenza dell'avvolgimento 650 Ohm, corrente operativa non superiore a 21,5 mA. Allo stesso modo, secondo i dati del passaporto per RES47, la tensione operativa è di 14 V. Quando si sostituisce un relè, è necessario verificare che la tensione di alimentazione del dispositivo sia di diversi volt superiore alla tensione operativa dei relè utilizzati. Per alimentare il circuito, viene utilizzato un trasformatore di alimentazione con una tensione di uscita di 2x15 V. La tensione CC rettificata è di circa 17 V. Il consumo di corrente CC del dispositivo non supera i 30 mA. Se i parametri del relè differiscono notevolmente da quelli utilizzati, in caso di sostituzione, potrebbe essere necessario modificare i valori nominali dei restanti elementi del trigger. L'interruttore acustico può funzionare anche con altre fonti di segnali sonori. È stato testato il funzionamento del dispositivo con il microfono dinamico MD-201. Dato che l'UPN era eccitato, probabilmente a causa del cavo del microfono, in questo caso ho dovuto aggiungere un condensatore da 0,1 µF in parallelo all'ingresso del microfono. Questo condensatore non è mostrato nello schema, ma nella progettazione del circuito stampato è rimasto un posto, indicato con C`. Un dispositivo per l'accensione a due stadi di una lampada a incandescenza può essere integrato in un interruttore acustico per aumentarne la durata [6]. Una versione di tale dispositivo è mostrata in Fig. 4 e la seconda in Fig. 5.
Il circuito stampato dell'interruttore acustico con dimensioni di 85x120 mm è mostrato in Fig. 6, la posizione degli elementi sul circuito stampato è mostrata in Fig. 7.
Il circuito stampato è progettato tenendo conto del collegamento di un dispositivo per l'accensione a due stadi di una lampada a incandescenza secondo lo schema di Fig. 5. Cablaggio stampato su un solo lato utilizzando ponticelli realizzati con filo isolato. Nel dispositivo, senza modificare il design del circuito stampato, è possibile utilizzare K140UD6, K140UD7, K140UD8, K544UD1 al posto del microcircuito K544UD2A. Condensatori ceramici C2S5 tipo KM3, KM4, KM5, KM6 o K10-17, K10-47. Condensatori elettrolitici C1, C6-C8 tipo K50-16, K50-35. Trasformatore T1: qualsiasi a bassa potenza con una tensione secondaria di 15-20 V. Se il trasformatore ha un avvolgimento, è necessario utilizzare un ponte a diodi per il raddrizzatore. Dopo aver assemblato la scheda, è necessario assicurarsi che le parti siano installate correttamente, quindi procedere alla verifica della funzionalità del dispositivo. Attenzione! Al circuito stampato viene fornita una tensione pericolosa per la vita di 220 V CA, pertanto è necessario osservare la massima cautela e le seguenti raccomandazioni. Innanzitutto, controlla la funzionalità dell'interruttore acustico senza un dispositivo di commutazione della lampada a incandescenza a due stadi. Utilizzando un ohmmetro, misurare la resistenza di carico del raddrizzatore per un cortocircuito. Successivamente, senza collegarli alla scheda, fornire 220 V ai morsetti di rete del trasformatore di potenza, avendo preventivamente isolato i punti di collegamento con nastro isolante o tubo in PVC. Controllare il funzionamento del relè K2 battendo le mani a una distanza sufficiente dal sensore del suono. Se tutto è in ordine, applicare una tensione di 220 V alla scheda, collegare una lampada a incandescenza e controllare il complesso. Nell'ultima fase, saldare i cavi di rete del trasformatore sulla scheda e montarlo insieme al sensore acustico in un alloggiamento adatto. Dopo questa operazione, se necessario, è possibile selezionare la resistenza R4 per impostare la sensibilità richiesta del dispositivo. Quando si utilizza il dispositivo, è necessario tenere presente che non è adatto a luoghi rumorosi, ad esempio una fucina. Non installarlo in prossimità di una telefonata ad alto volume. Il funzionamento dell'interruttore acustico per circa sei mesi ha dimostrato che viene attivato solo da segnali sonori. letteratura:
Autore: V. Samelyuk
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