Приборы-помощники

ЁЛОЧКА, ГОРИ!

10.05.2014
ЁЛОЧКА, ГОРИ!Среди множества электронных устройств особое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые благодаря своей универсальности можно использовать в быту практически неограниченно: от систем охраны до автоматических включателей или составных частей более сложных устройств, активируемых шумовым (акустическим) воздействием. Например, сигнализатор повышенного уровня шума в помещении (сейчас такие устройства становятся всё актуальнее). Как частный случай, акустические датчики можно использовать даже в фокусах, например, на новогодней ёлке, когда от слов «Ёлочка, гори!» автоматически включатся световые гирлянды.
 
Основой для вышеперечисленных устройств служит представленный ниже электронный узел. Его особенность — в очень большой чувствительности, которая обусловлена сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 и транзисторов с высокими характеристиками усиления тока.
 
Узел представляет собой усилитель звуковой частоты (ЗЧ) на транзисторах с большим статическим коэффициентом передачи тока. Датчиком служит пьезокапсюль ВМ1 — это он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания.
 
Узел на транзисторах VT1 и VT2 построен по принципу усиления постоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок недалеко от капсюля или касание капсюля ВМ1 немедленно отразится изменением напряжения в базе транзистора VT1 на 1 ...1,2 В. Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на резкий шум на расстоянии до 5 м.
 
Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня открывания транзистора VT3. Постоянные резисторы R3 и R4 ограничивают соответственно коллекторный ток VT2 и ток базы VT3, предохраняя эти транзисторы от выхода из строя.
 
Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную связь между входом и выходом усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения источника питания.
 
При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 усиленный электрический сигнал поступает на усилитель тока (транзистор VT3) и открывает его. Через обмотку реле К1 протекает ток, вследствие чего замыкается группа контактов (3 и 5) К1.1 в цепи нагрузки на 1...2 с. Для того чтобы продлить время включения нагрузки, в устройство вводят оксидный конденсатор С3 (на рисунке показан пунктиром). В момент акустического шума вблизи ВМ1 конденсатор С3 заряжается, а во время спокойного акустического фона — отдаёт энергию.
 
Особенности подключения
 
Как показала практика, увеличение ёмкости конденсатора С3 свыше 10 Мк неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла — раз от раза колеблется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая чувствительность к акустическим воздействиям (требуется время на за-рядку С3).
 
Параллельно реле К1 (см. схему) включена индикаторная цепь, состоящая из светодиода HL1 и ограничительного резистора R5. Эта цепь выполняет двоякую роль — по состоянию индикаторного светодиода удобно следить за функцией реле (так как никаких других индикаторов питания в схеме нет), а кроме того, данная электрическая цепь препятствует броскам обратного тока через реле К1. При ненадобности цепь R5 — HL1 из схемы исключают.
 
Внимание, это важно! Данную схему можно превратить в менее чувствительный узел, если верхний (по схеме) вывод пьезокапсюля ВМ1 подключить к коллектору VT1, оставив резистор смещения R1. Такой вариант включения будет оправдан, если, например, ВМ1 выносится на гибких проводах (типа МГТФ-0,6 или 0,8) на расстояние до 2 м от самого узла. Теперь устройство по-прежнему включает реле при резком звуке вблизи капсюля, а наводки в соединительных проводах не страшны.
 
Устройство в базовом варианте (без переделок) можно применить и как чувствительный сенсор с задержкой отключения нагрузки. Для этого из схемы исключают капсюль ВМ1, а сенсорный контакт подводят к базе транзистора VT1. Для устойчивой работы без ложных включений длина соединительного провода не должна превышать 50 — 70 см.
 
О деталях и монтаже
 
Устройство, смонтированное без ошибок и из исправных деталей, в налаживании не нуждается и надёжно работает в круглосуточном режиме.
 
Печатная плата не разрабатывалась. Элементы устройства компактно размещаются и крепятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из отрезков провода МГТФ-0,6. Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъёма.
 
Устройство питается от стабилизированного источника при его напряжении 9—12 В. При напряжении питания ниже 7,5 В реле K1 (TRD-9VDC-FB-CL) не будет срабатывать и его придётся заменить другим типом слаботочного электромагнитного реле (например, TRU-5VDC-SB-SL) или применить электронное реле (подойдут из серий К449, КР449). Реле также можно заменить на RM85-2011 -35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки напряжением до 250 В и током — до 3 А. Можно применить и отечественные реле, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, по сравнению с зарубежными аналогами, стоят (при покупке в розницу) гораздо дороже.
 
Электрическая схема чувствительного акустического датчика
 
Электрическая схема чувствительного акустического датчика
 
При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания. А при увеличении напряжения питания свыше 14 В устройство самовозбуждается, включая реле с равными промежутками времени.
 
Ток, потребляемый в режиме ожидания — 3...5 мА, а при срабатывании реле К1 увеличивается до 35 мА. Все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25. Конденсатор С1 — типа КМ-6 группы ТКЕ Н70 или аналогичный. Оксидные конденсаторы — типа К50-29.
 
Времязадающий конденсатор С3 (если есть необходимость его установки в схему) надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18).
 
Пьезокапсюль ВМ1 — ЗП-22, но можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Кремниевые транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серии КТ3107, КТ502, С557. Транзистор VT3 — КТ815Б, но можно использовать и КТ815А, и КТ815Г.
 
В авторском варианте узел используется в качестве составной части охранного сигнализационного комплекса. Однако он эффективен и как отдельный чувствительный датчик. Управляющее напряжение для других сопряжённых устройств снимают с точки «А». В этом случае усилитель тока на транзисторе VT3 и реле исключают.
 
А. КАШКАРОВ, г. Санкт-Петербург




Рекомендуем почитать
  • КОДОВЫЙ ЗАМОК
    КОДОВЫЙ ЗАМОКО кодовых замках писали не раз. Однако большинство из них сложны для повторения. Конструкция, предложенная нашими болгарскими друзьями (журнал «Радио Телевизия Електроника»), лишена этого недостатка. Для открывания такого замка достаточно вставить ключ и замкнуть цепь резистором К1 определенной величины (он вмонтирован в корпус ключа). Если сопротивление будет отличаться от указанного на схеме, реле не сработает и замок не отопрется.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.