30.03.21

[Домашняя]

Совсем не обязательно чтобы в подъезде многоквартирного дома свет горел постоянно. Поэтому во многих домах устанавливают выключатели с таймерами, - нажимаешь кнопку, и свет горит минуты две. Вроде бы достаточно чтобы добраться до квартиры. А если нет? К тому же не очень приятно и совсем не безопасно шарить в темноте по стене в поисках этой кнопки. Куда лучше если вместо кнопки будет микрофон, который будет включать свет при возникновении звука достаточной громкости. Такой выключатель включит свет уже при открывании двери. Вряд ли можно найти безшумно открывающуюся дверь подъезда. Даже если петли смазаны и резиновые уплотнители имеются, то все равно будет перепад давления, звук сигнала домофона и др. В конце концов, можно что-то сказать или громко топнуть. Схема выключателя показана на рисунке в тексте.

Она состоит из акустического сенсора на электретном микрофоне М1 и операционном усилителе - компараторе А1, логического узла на D1, выходного ключа на тиристоре, осветительной лампы и источника питания. Операционный усилитель А1 работает в режиме компаратора (без ООО). На его оба входа в состоянии поступают напряжение с R3. Благодаря разнице в сопротивлениях R5 и R4 напряжение на инверсном входе А1 в состоянии покоя получается немного выше напряжения на прямом входе. В результате на выходе А1 будет крайнее отрицательное положение, то есть, логический ноль. При достаточно громком звуке на выходе микрофона появляется переменное напряжение. Это напряжение складывается с постоянным, установленным резисторами R3. R4, R5. Но, благодаря конденсатору С2. на инверсном входе А1 переменное напряжение сглаживается и общий пиковый уровень на прямом входе получается больше уровня на инверсном входе. Это приводит к переключению компаратора в противоположное крайнее состояние. В результате при звуке достаточной громкости на выходе А1 возникают логические импульсы хаотической последовательности. Теперь нужно при появлении первого же импульса на выходе А1 включить лампу и держать её включенной некоторое время, при этом желательно чтобы данное время автоматически продлевалось если в его течении в подъезде присутствуют звуки, например, человек идет по ступеньками или люди разговаривают. Хочу сказать сразу о своей ошибке, которую я потом исправил. Сначала была сделана схема на логических элементах D1.3 и D1.4, при этом D1.2 и D1.3 не использовались, а диод VD11 напрямую подключался к выходу операционного усилителя А1. Предполагалось, что положительные импульсы пройдя через этот диод зарядят конденсатор С5 до напряжения логической единицы. При этом на выходе элемента D1.4 появится тоже логическая единица, которая поступит через R10 на базу транзистора VT1. Открываясь он откроет тиристор VS1 и лампа H1 будет включена. Затем, с наступлением тишины конденсатор С5 станет разряжаться через R9. а также обратное сопротивление диода VD11. На это уйдет некоторое время, примерно 1-2 минуты, в течение которого лампа будет гореть, а когда С5 разрядится - погаснет. Если же в течение этого времени будут еще звуки, то конденсатор С5 будет подзаряжаться положительными импульсами с выхода А1 и временной интервал соответ­ственно будет увеличиваться. В принципе все логично и должно работать, но на практике оказалось что такая схема работает только при весьма продолжительных и непрерывных звуках. А от коротких звуков, таких как звук открывания двери, хлопок в ладоши, шаги схема не срабатывает потому что конденсатор С5 не успевает зарядиться до напряжения логической единицы. Вот тогда на оставшихся двух элементах микросхемы D1 и был сделан одновибратор, продлевающий длительность импульсов с выхода А1. Теперь при первом же импульсе с выхода А1 запускается одновибратор на D1.1 и D1.2, который формирует на выходе D1.2 импульс длительностью около одной секунды. Этого времени достаточно на зарядку конденсатора С5 через прямое сопротивление диода VD11 и резистор R8 до напряжения логической единицы. Далее схема работает как описано выше. Сетевое напряжение на схему поступает через выпрямительный мост VD6-VD9. Источником питания датчика и микросхемы служит параметрический стабилизатор VD10- R11, поддерживающий напряжение 12V. Монтаж выполнен на «решете» (покупной макетной плате с металлизированными дырками через каждые 2.5 мм), используя для соединений перемычки из остатков обрезанных при монтаже выводов резисторов и конденсаторов, и обмоточного провода диаметром 0,34 мм (с изоляцией «лакофлюс»). Возможны и другие способы монтажа. В схеме применены постоянные резисторы ОМЛТ, С2-33, подстроенный - СПЗ-19а, электролитические конденсаторы - импортные аналоги К50-35. Причем С5 с минималь­ным током утечки. Неполярные конденсаторы типа К10-17, КМ или импортные аналоги. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 16V. Диоды КД522 можно заменить на КД521, 1N4148. Диоды 1N4007 - на 1N4004. КД209. При выборе диодов VD6-VD9 нужно учитывать мощность осветительной лампы. При использовании диодов 1N4007 мощность лампы не должна превышать 150W. Транзистор КТ940А широко применяла в блоках цветности советских телевизоров, потому вполне доступен. Но можно заменить на КТ604 или другой высоковольтный. Выходную схему на транзисторе и тиристоре можно заменить одним ключевым полевым высоковольтным транзистором типа IRF840. Это даже предпочтительнее, так как лампа будет гореть стабильнее, особенно если используется маломощная энергоэкономичная лампа, которую питать через тиристор вообще не рекомендуется. Если устанавливаете полевой транзистор IRF840, то его затвор подключаете вместо базы VT1 (к выходу D1 через R10), его исток вместо катода VS1, а его сток - к лампе. Кроме того желательно между истоком и затвором полевого транзистора включить диод типа КД522, - анодом к истоку, катодом к затвору. Тип примененного электретного микрофона не известен, - на корпусе написано «1008» и отмечен плюсовой вывод. Могу предположить что подойдет любой электретный микрофон со встроенным усилителем и двумя выводами. Стабилитрон Д814Д можно заменить любым стабилитроном на напряжение 10-15V. Вместо ОУ КР140УД1208 можно попробовать и другие операционные усилители, но каков будет результат мне не известно. Чувствительность акустического датчика в процессе налаживания можно регулировать двумя способами. Плавно - подстроечным резистором R1, который регулирует ток через встроенный усилитель микрофона. И подбором сопротивления R5, которым устанавливается сдвиг между потенциалами входов А1. R5 нуждается в подборе и если компаратор А1 зависнет в состоянии единицы на выходе (тогда R5 нужно уменьшить). Величина времени включенного состояния лампы зависит от параметров RC-цепи С5- R9. Теоретически её можно рассчитать по формуле T=0,7*R9*C5. практически играет роль также и ток утечки конденсатора С5. Причем, при значительном токе утечки время может многократно вырасти, либо вообще стать бесконечным, то есть, С5 не сможет зарядиться через R9 если его сопротивление утечки будет меньше R9, равно ему, или не на много его больше. Поэтому в качестве С5 нужно использовать хороший конденсатор. Играет роль и разброс емкости С5, следует заметить, что у некоторых электролитических конденсаторов со временем емкость может снижаться до 50% и даже менее. Так что, время скорее всего придется устанавливать экспериментально, подбором сопротивления R9, и его величина в результате может существенно отличаться от указанной на схеме.

Радиоконструктор №3 2013г стр. 26