31.03.21

[Домашняя]

Сейчас во многих подъездах жилых домов с целью экономии электроэнергии устанавливают автоматические выключатели света. Чаще всего это простые таймеры с кнопкой, после нажатия которой свет горит некоторое время, реже - выключатели с датчиками движения. Конечно есть и третий вариант, - установить светодиодную лампу, потребляющую мизерную мощность, и пусть она горит круглые сутки. Но, здесь возникает проблема «человеческого фактора», - светодиодная лампа стоит существенно дороже обычной лампы накаливания, и её могут просто украсть или подменить обычной лампой накаливания. Увы, такова печальная действительность. На мой взгляд, оптимальным, как по цене, так и по функциональности является акустический выключатель с достаточно чувствительным микрофоном. Такой датчик будет включать свет, реагируя не на движение, а на звуки шагов, звуки при открывании двери в квартиру, в подъезд, на речь. В конце концов, чтобы включить свет достаточно кашлянуть, хлопнуть в ладоши, свиснуть или что-то сказать. И при этом, совсем не нужно в потемках искать кнопку. В общем, функционально акустический датчик, в данном случае, будет работать, может быть, даже эффективнее датчика движения. Принципиальная схема акустического выключателя показана на рисунке 1.

Но прежде немного о его работе. Устройство соединяет в себе функции акустического выключателя и таймера. Отличие от таймера в том, что запуск происходит не от нажатия кнопки, а по сигналу микрофона. При появлении звука достаточной громкости схема включает свет. Свет будет гореть все время, пока продолжаются звуки (например, пока говорят в подъезде, или пока уборщица подметает в подъезде), плюс еще некоторое время около минуты. Затем свет выключается. Теперь о схеме. Звуки улавливает микрофон М1. Это электретный микрофон от кассетного магнитофона, он со встроенным усилителем. Питание на микрофон подается через R1. Этот же резистор служит его нагрузкой. Далее сигнал поступает на усилитель на ОУ А1. Здесь чувствительность к звуку устанавливается регулировкой коэффициента усиления операционного усилителя с помощью переменного резистора R4. На транзисторе VT1 сделан каскад, формирующий из аудиосигнала импульсы логического уровня. Каскад работает как ключ. Таймер выполнен на микросхеме D1. На её логических элементах сделаны два одновибратора по схемам RS-триггера с самовозвратом. Первый одновибратор на элементах D1.1 и D1.2 формирует импульсы длительностью в несколько секунд. Второй, на элементах D1.3 и D1.4 формирует импульсы длительностью около одной минуты. Оба одновибратора запускаются транзистором VT1, при наличии звука достаточной громкости. Выходным ключом управляет второй одновибратор. При появлении звука достаточной громкости он запускается и на выходе элемента D1.4 возникает логическая единица. Ключ VT2-VS1 открывается, и лампа Н1 выключается. Та же единица, с выхода D1.4, через резистор R13 начинает заряжать конденсатор С7, и как только он зарядится до логической единицы, триггер - одновибратор вернется в исходное положение, и на выходе D1.4 установится логический ноль. После чего ключ VT2-VS1 закрывается, и лампа Н1 выключается. Но, нужно чтобы свет включался не на определенное время, а включался на все время, что в помещении есть звуки достаточного для срабатывания схемы уровня, и выключался через определенное время после того как звуки стихнут. Для этого есть первый одновибратор, который формирует значительно более короткие импульсы, но достаточные для того, чтобы с помощью диода VD3 и резистора R14 не позволить конденсатору С7 заряжаться. Поэтому, пока есть звуки достаточной громкости одновибратор на D1.1 и D1.2 не дает заряжаться конденсатору С7 через R15, продлевая таким образом импульс, формируемый одновибратором D1.3-D1.4. Источником питания электронной схемы служит бестрансформаторный источник, состоящий из однополупериодного выпрямителя на диоде VD2, гасящего избыток напряжения резистора R8, стабилитрона VD1 и сглаживающего конденсатора С5. Источник дает напряжение 12V (напряжение стабилизации VD1), которым и питаются микросхемы А1, D1, а так же транзисторный каскад на VT1 и электретный микрофон. На лампу накаливания напряжение поступает с диода VD2, то есть, пульсирующее выпрямленное. Это положительный момент данной схемы, - лампа Н1 питается пониженным пульсирующим напряжением, поступающим на неё через диод VD2. В результате существенно увеличивается срок службы лампы.

Все детали, кроме тиристора, смонтированы на готовой макетной печатной плате. Плата под эту схему не разрабатывалась, но её можно сделать на основе чертежа платы из Л.1, внеся необходимые изменения. Микросхему К176ЛЕ5 можно заменить аналогами серий К561, К1561 или из серии CD40. Операционный усилитель - любой общего применения. Транзистор КТ361 - с любым буквенным индексом, можно и КТ3107. Транзистор КТ940А применялся в выходных каскадах видеоусилителей отечественных телевизоров, поэтому в продаже бывает часто. Его можно заменить другим высоковольтным транзистором средней мощности. Тиристор КУ201К можно заменить на КУ201Л. Стабилитрон КС512А можно заменить другим стабилитроном средней мощности на напряжение 10-15V. Можно включить параллельно два-три одинаковых стабилитрона малой мощности на одинаковое напряжение. Диод 1N4004 можно заменить другим диодом на напряжение не ниже 300V. От допустимого тока диода зависит максимальная мощность лампы. При использовании 1N4004 мощность лампы до 200W. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522, КД521. Микрофон М1 - любой электретный. Монтировать с соблюдением полярности (минусом - к общему минусу). В процессе налаживания, время в течение которого свет остается включенным после наступления тишины можно установить подбором сопротивления R13 и емкости С7 (с увеличением этих параметров время увеличивается).

Радиоконструктор №1 2017г стр. 25