Две схемы акустических реле
Предлагаем вашему вниманию несколько интересных и несложных схем акустических реле, которые можно использовать дома, в подъезде или на улице для включения и выключения освещения и бытовой аппаратуры. Попробуйте собрать одно из них чтобы оценить удобство управления светом в комнате по хлопку.
Автомат включения освещения.
Вот первая схема, принцип ее работы таков: в исходном состоянии мы имеем уровень логического 0 на выходе 5 триггера DD1.1 и 9 триггера DD1.2 .Транзистор VT2 закрыт, реле К1 без напряжения.
При подаче звукового сигнала (можно хлопнуть в ладоши), звук микрофоном ВМ1 преобразуется в электрический импульс, который усилится транзистором VT1.
С коллектора транзистора усиленный сигнал приходит на вход 4 — триггера DD1.1, работающего по схеме одновибратора.
После чего с выхода 5 DD1.1 положительный импульс идет на тактовый вход триггера DD1.2, включенный по схеме Т — триггера, переключает его, транзистор VT2 открывается и выключает реле К1, своими контактами коммутируя нагрузку (на схеме не показаны).
ТриггерDD1.2 изменяет свое состояние после каждого нового звукового сигнала и на его выходе 9 происходит чередование уровней логического 0 и 1. Вследствие этого транзистор VT2 синхронно открывается или закрывается. Если последует второй звуковой сигнала — реле К1 выключится и обесточит нагрузку.
Настройка схемы заключается в необходимости подбора сопротивления резистора R1. Следует учитывать, что микрофон должен быть только угольным.
Чувствительное акустическое реле.
Устройство работает по принципу триггера с двумя устойчивыми состояниями, которые, реагируя на кратковременный звуковой сигнал, улавливаемый микрофоном переводит триггер в другое состояние, включая и выключая нагрузку таким образом.
Звуковой сигнал (хлопок в ладоши) попадает на угольный микрофон (типа МК16-У), после чего фильтруется цепью C1R2, (пропускает только сигнал с частотой звуковых колебаний хлопка в ладоши).
Этот сигнал усиливается транзистором VT1, рекомендуется использовать транзистор с высоким коэффициентом усиления по току. Усиленный сигнал с коллектора VT1 поступает на вход триггера собранного на транзисторах VT2,VT3.
Инверсное состояние на коллекторах VT2 и VT3 друг относительно друга обеспечивается обратной связью, проходящей через резистор R6. Cигнал с высоким уровнем c коллектора VT3 через VD3 и резистор R13 включает ключ на VT4 и реле К1, это реле своими контактами коммутирует нагрузку. Для нагрузки можно применять различные исполнительные устройства, но из-за конструктивных особенностей реле через его контакты, не стоит использовать мощную нагрузку. В случае мощной нагрузки (более 60Вт) следует применять соответствующее реле или заменить ключом на тиристоре оконечнный коммутирующий узел.
Микрофон ВМ1 можно взять из бычного телефонного аппарата. Диоды КД 522 или другие кремниевые или германиевые, Д220, Д9.
В качестве реле можно использовать РЭС 9 (паспорт РСТ.524.204.) напряжение срабатывания 10 В. При снижении напряжение источника питания , возможно использование РЭС 10, РЭС 15.
Данная схема проверена на практике и продемонстрировала хорошую стабильность, также положительным качеством этой схемы является хорошая чувствительность (реагирует с 10-15 м) и помехоустойчивость колебаний в сети. Можно использовать питание от 9 до 16 в, результаты показывают хорошую работоспособность. При изменении напряжения следует подобрать соответствующее реле.
|
Попадая в темноту не всегда удается сразу найти выключатель освещения, особенно если он находится далеко от двери. Аналогичная ситуация может быть, и в случае ухода из помещения, когда мы отключили освещение а затем вынуждены на ощупь идти к выходу. От проблем вас может избавить акустический выключатель схемы и конструкции которого рассмотрены в этой статье. Автоматический выключатель использует только акустическое реле, для этого нужно выкрутить переменный резистор R2 в минимальное положение. Акустический выключатель с фотодатчиком Фотодатчиком является фотодиод ФД263. Он включен в схему в обратном направлении, чтобы, совместно с сопротивлением R2 образовать делитель напряжения. Порог чувствительности фотодатчика ФД263 задается переменным резистором R2. Элементы DD1.1 и DD1.2 микросхемы К176ЛА7 образуют триггер Шмитта, который не дает зациклится световому автомату при естественной освещенности близкой к пороговой. Поэтому, при освещении фотодиода на выходе элемента DD1.2 будет логическая единица, а при недостаточном его освещении логический ноль. Датчиком акустического реле является электретный микрофон со встроенным усилителем. Микрофон подсоединен к двухкаскадному усилителю, собранному на биполярных транзисторах. Усиленный звуковой сигнал с коллектора второго транзистора поступает на одновибратор, собранный на логических элементах DD1.3 и DD1.4 все той же микросхемы. Последний вырабатывает одиночные импульсы длительностью около 10 секунд, при необходимости ее можно изменить, подобрав сопротивление R12 и конденсатор C6. С выхода одновибратор сигнал поступает на полевой транзистор, который включает лампу освещения. Запуск и выключение одновибратора осуществляется управляющим сигналом с выхода 4 элемента DD1. Автоматический выключатель плавно включит свет в течении 1 секунды, если порог шумов в помещение превысит заданное значение и плавно отключит освещение при отсутствии звуков в комнате через 20 секунд. Акустический выключатель на операционном усилителе В роли акустического датчика используется обычный аналоговый микрофон. Сигнал с него усиливается первым операционным усилителем. Чувствительность усилителя задается соотношением сопротивлений R3 и R4. Усиленный акустический сигнал, детектируемый двумя детекторными диодами VD1 и VD2 и заряжает емкость C6. После заряда напряжение на нем становится выше, чем на емкости C7, что в свою очередь переключает компаратор выполненный на втором ОУ, в результате чего на его выходе установится уровень логической единицы. Логическая единица с выхода ОУ запускает генератор на транзисторе VT1. Работа генератора синхронизируетсяа с питающей сетью через вторую базы этого же транзистора. Этот факт дает возможность осуществить фазовую регулировку мощности. Как только напряжение на конденсаторе C6 опустится до 2В уменьшается напряжение и на DA1.2. Из-за этого открывающие симистор импульсы поступают с все возрастающей фазовой задержкой, и лампа накаливания плавно гаснет. Указанные на схеме номиналы R5 и конденсатора C6 позволяют создать задержку до трех минут при наступлении полной тишины в помещение. Конструкция хлопкового выключателя срабатывает на хлопок в ладоши, при условии, что громкости вполне достаточно. Таким образом по хлопку схема включает освещение в подъезде (или другом помещение) на одну минуту. В первой конструкции имеется одна интересная особенность для предотвращения зацикливания работы, а именно, микрофон после включения освещения отключается автоматически, и включается обратно только через пару секунд после отключения света. Конструкция отключит свет не сразу после нажатия кнопки, а с задержкой в три минуты. А также включит свет при громком звуковом сигнале, аналогично на три минуты. Устройство подсоединяется параллельно обычному выключателю освещения S1 и пока он замкнут, освещение включено, как только его размыкают через цепь R7- V4- управляющий электрод тиристора V5 начинает заряжаться емкость C3. Тиристор V3 пока открыт, замыкая через себя диагональ выпрямительного моста, лампа горит. Тиристор V5 будет оставаться в открытом состоянии до момента заряда емкости конденсатора C3. Чеез 3 минуты емкость зарядится и тиристор окажется закрытым, тем самым отключив освещение. Если кто-то не успед покинуть помещение достаточно хлопнуть в ладоши и на на микрофоне возникнут импульсы, которые отпирают тиристор V3. Конденсатор C3 начнет разряжаться через сопротивление R4 и V3, продолжая удерживая его в открытом состоянии. На управляющий электродпятого тиристора следует пульсирующее напряжение, которое его отопрет и лампа загорится опять. Сопротивлением R3 настраивают чувствительность микрофона. Этот автомат рассчитан на нагрузку 100 Ватт. Если вас заинтересовала конструкция, то рисунок печатной платы вы можете взять из №5 за 1980 год. Схема используется для включения любой нагрузки при помощи любого звукового сигнала. Мощность коммутируемой нагрузки может быть достаточно большой и определяется лишь возможностями используемого реле. Звуковым датчиком является обычный микрофон, с него через резистор R4, и конденсатор C1 импульсы следуют на базу VT1, открывая его. Для регулировки уровня чувствительности микрофона возможно потребуется подбор сопротивления R4. Далее стреляет триггер, построенный на транзисторах VT2, VT3. Транзистор VT4 в данной радиолюбительской конструкции выполняет роль электронного ключа, управляющего реле. Питание схемы от любого на 12 вольт.
В первой рассмотренной схеме датчик акустического типа на основе пьезоэлектрического звукового излучателя, реагирует на различные вибрации в поверхности, к которой он прислонен. Основа другой конструкции — типовой микрофон. Третья схема очень проста и в наладке не нуждается, к ее минусам можно отнести следующее: датчик реагирует на любые громкие звуки, особенно на низких частотах. Кроме того проявляется нестабильная работа устройства при минусовой температуре. |
АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ СВОИМИ РУКАМИ
Всем привет, сегодня мы поговорим об акустическом выключателе, и хотя в интернете есть много для этого схем на микросхемах для начинающих, иногда трудно найти микросхемы. На транзисторах это уже легче и проще, увидел схему — она удивительно простая: двухкаскадный усилитель сигнала с микрофона на КТ315 или взять современные транзисторы указанных на схеме. Например 2sc945 обладающие большим усилением. Также можно заменить силовой bd140 на отечественный КТ818. Сначала применил 2 штуки bc547, но позже, протестировав схему с bd140 выяснилось, что он перегорел, тогда заменил на кт818 и все заработало. Питание аккустического реле от 15 В аккумулятора. Микрофон, взял от гарнитуры Nokia. Транзисторы bc547 и кт818, нагрузка — лампа от гирлянд, резисторы ищем чётко по номиналу. Конденсаторы не проблема. Собрал все на картонке для эксперимента.
Лампочка рассчитана на 6 вольт, так что долго не продержалась и после двух хлопков перегорела. Зато понятно, что работает…
Давайте разглянем схему. На фото показаны детали, какие нам нужно.
Далее мы видим визитку, на которой и была собрана данная схема.
Делаем выводы после испытаний — плюсы и минусы.
Плюсы: схема проста и не требует настройки, незадействованные дефицитные детали, простота схемы, большой диапазон питания.
Минусы: реле реагирует на любые громкие звуки, особенно это относится к низким частотам. Низкая чувствительность, нестабильная работа при минусовой температуре нужно два хлопка, а иногда и три.
Как видите вышло больше минусов, чем положительных моментов, с другой стороны конструкция показала себя очень неплохо, со своей простотой. Всем удачи в начинаниях начинающим и хорошей работы электронных устройств!
Поделитесь полезными схемами
| ПРОСТОЙ ВИДЕОПЕРЕДАТЧИК Как передавать изображение и звук с видеокамеры-глазка на телевизор, без использования проводов — схема и практическая сборка устройства. |
| ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПИТАНИЯ На выходных появилась свободное время и решил собрать еще один преобразователь для зарядки мобильного телефона от одного пальчикового элемента. Этот на мой взгляд удался лучше предыдущих версий, благодаря 4-м часам непрерывной работы удалось создать авторскую схему сверхстабильного и достаточно мощного преобразователя питания. |
Акустическое реле. Простое акустическое реле
Предлагаем вашему вниманию несколько интересных и несложных схем акустических реле, которые можно использовать дома, в подъезде или на улице для включения и выключения освещения и бытовой аппаратуры. Попробуйте собрать одно из них чтобы оценить удобство управления светом в комнате по хлопку.
Автомат включения освещения.
Вот первая схема, принцип ее работы таков: в исходном состоянии мы имеем уровень логического 0 на выходе 5 триггера DD1.1 и 9 триггера DD1.2 .Транзистор VT2 закрыт, реле К1 без напряжения.
При подаче звукового сигнала (можно хлопнуть в ладоши), звук микрофоном ВМ1 преобразуется в электрический импульс, который усилится транзистором VT1.
С коллектора транзистора усиленный сигнал приходит на вход 4 — триггера DD1.1, работающего по схеме одновибратора.
После чего с выхода 5 DD1.1 положительный импульс идет на тактовый вход триггера DD1.2, включенный по схеме Т — триггера, переключает его, транзистор VT2 открывается и выключает реле К1, своими контактами коммутируя нагрузку (на схеме не показаны).
ТриггерDD1.2 изменяет свое состояние после каждого нового звукового сигнала и на его выходе 9 происходит чередование уровней логического 0 и 1. Вследствие этого транзистор VT2 синхронно открывается или закрывается. Если последует второй звуковой сигнала — реле К1 выключится и обесточит нагрузку.
Настройка схемы заключается в необходимости подбора сопротивления резистора R1. Следует учитывать, что микрофон должен быть только угольным.
Чувствительное акустическое реле.
Устройство работает по принципу триггера с двумя устойчивыми состояниями, которые, реагируя на кратковременный звуковой сигнал, улавливаемый микрофоном переводит триггер в другое состояние, включая и выключая нагрузку таким образом.
Звуковой сигнал (хлопок в ладоши) попадает на угольный микрофон (типа МК16-У), после чего фильтруется цепью C1R2, (пропускает только сигнал с частотой звуковых колебаний хлопка в ладоши).
Этот сигнал усиливается транзистором VT1, рекомендуется использовать транзистор с высоким коэффициентом усиления по току. Усиленный сигнал с коллектора VT1 поступает на вход триггера собранного на транзисторах VT2,VT3.
Инверсное состояние на коллекторах VT2 и VT3 друг относительно друга обеспечивается обратной связью, проходящей через резистор R6. Cигнал с высоким уровнем c коллектора VT3 через VD3 и резистор R13 включает ключ на VT4 и реле К1, это реле своими контактами коммутирует нагрузку. Для нагрузки можно применять различные исполнительные устройства, но из-за конструктивных особенностей реле через его контакты, не стоит использовать мощную нагрузку. В случае мощной нагрузки (более 60Вт) следует применять соответствующее реле или заменить ключом на тиристоре оконечнный коммутирующий узел.
Микрофон ВМ1 можно взять из бычного телефонного аппарата. Диоды КД 522 или другие кремниевые или германиевые, Д220, Д9.
В качестве реле можно использовать РЭС 9 (паспорт РСТ.524.204.) напряжение срабатывания 10 В. При снижении напряжение источника питания, возможно использование РЭС 10, РЭС 15.
Данная схема проверена на практике и продемонстрировала хорошую стабильность, также положительным качеством этой схемы является хорошая чувствительность (реагирует с 10-15 м) и помехоустойчивость колебаний в сети. Можно использовать питание от 9 до 16 в, результаты показывают хорошую работоспособность. При изменении напряжения следует подобрать соответствующее реле.
Схема:
Учитывая все недостатки, схема была доработана, как показано на рисунке и был получен новый вариант акустического реле. Решено было отказаться от управляющего мультивибратора, создающего помехи, приводящие к зацикливанию, заменить мощный симистор менее мощным и более доступным триодным тиристором, повысить чувствительность реле за счет введения дополнительного усилительного каскада, и ввести её регулировку, уменьшить емкость конденсатора С5 и внедрить индикацию ждущего режима на светодиоде.
Устройство:
Алгоритм работы устройства остался прежним — хлопок в ладоши, или другой подобный звук, и освещение включается на две минуты, затем свет автоматически выключается. Схема датчика акустических колебаний на операционном усилителе К140УД6 аналогична прототипу ранее описанному, и пояснений не требует. Далее сигнал через С5 поступает на регулятор чувствительности на R5, и далее, через С6, на дополнительный усилительный каскад на транзисторе VT1. Затем через С7 усиленный сигнал поступает на детектор на VD3 и VD4. В момент хлопка на выходе этого детектора появляется некоторое постоянное напряжение (на С8), которое поступает на базу VT3 и открывает его. При этом конденсатор С3 разряжается через диод VD1 и транзистор VT3. На входах элемента D1.1 устанавливается логический нуль, который держится в течение времени зарядки конденсатора С3 через R3 (примерно 2 минуты). В течение этого времени на выходе D1.1 держится уровень логической единицы, который поступает на базу VT4 и открывает его. Ток, протекающий через этот транзистор, открывает тиристор VS1, который включает лампу освещения. Как только С3 зарядится до единичного уровня на выходе D1.1 установится логический ноль, и транзистор VT4 закроется, отпирающий ток прекратится, и тиристор VS1 также закроется, выключив, таким образом, лампу. Узел индикации ждущего режима выполнен на элементе D1.2 и транзисторе VT2. В то время когда лампа погашена на выходе D1.1 действует логический нуль, он инвертируется элементом D1.2 и единица с его выхода поступает на базу VT2, который открывается и включает светодиод VD2. Когда лампа включена на выходе D1.1 единица а, следовательно, на выходе D1.2 ноль, транзистор VT2 закрыт и светодиод не горит.
Настройка:
Чувствительность устройства высока, при крайне верхнем положении движка резистора R5 устройство срабатывает от негромкого звука или хлопка в ладоши на расстоянии 6-8 метров. При монтаже свободные входные выводы D1 нужно соединить с общим проводом. Не допускать прохождений сетевых проводов вблизи входных цепей ОУ А1. Микрофон М1 — любой динамический.
Радиоконструктор №4 2000г стр. 38
Самый лучший акустический выключатель.
Многим из вас приходилось подолгу нащупывать в темноте выключатель настольной лампы, натыкаясь на разные предметы. Этот процесс обычно сопровождается грохотом и нецензурными выражениями. Но теперь этому пришёл конец! Предлагаемый акустический выключатель выгодно отличается от всех подобных: не требует внешнего источника питания, собирается из распространённых деталей (в частности в нём нет реле), имеет неплохую чувствительность и защиту от сетевых помех, а главное — простоту конструкции и настройки.
Хлопок в ладоши — устройство включит свет, ещё хлопок — выключит. Время нахождения в каждом из состояний неограниченно.
Сердцем устройства является триггер, выполненный на элементе DD1.2 той же микросхемы. Триггер — устройство, имеющее два устойчивых состояния и переключаемое из одного состояния равновесия в другое при каждом воздействии внешнего управляющего сигнала. Когда на выходе триггера (вывод 1 микросхемы) присутствует низкий уровень напряжения, транзистор VT3 закрыт и нагрузка обесточена. При высоком логическом уровне на выходе DD1 транзистор VT3 и тиристор (соответственно) находятся в открытом состоянии и на нагрузку (EL1) поступает напряжение питания. Использование устройства возможно только с лампой накаливания, т.к. на нагрузку подаётся выпрямленное четверкой диодов напряжение, включенных по мостовой схеме.
Источник питания выполнен по бестрансформаторной схеме. Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD2-VD4, проходит через ограничительный резистор R9 и фильтруется стабилитроном VD1 и конденсатором C5. При слишком высоком сопротивлении R9 тока может не хватить для отпирания тиристора, при слишком низком — сгореть стабилитрон. Оптимальное значение R9 составляет 28 кОм. Чувствительность устройства на хлопок составляет 4-6 метров.
Детали
Лампа накаливания ELI рассчитана на напряжение 220-235 В и мощность 7-60 Вт. Электретный микрофон любой. Все постоянные резисторы типа МЛТ, мощность резистора R9 2Вт. Все конденсаторы на напряжение не менее 16В. Стабилитрон VD1 заменяют КС 175А, Д808, Д814А или на аналогичный с напряжением стабилизации 9-12 В. Выпрямительные диоды VD2-VD4 заменяют диодами КД226В, КД258Б, Д112-16 и аналогичные, учитывая, что их обратное напряжение не должно быть менее 300 В. Вместо дискретных диодов можно применить готовый выпрямительный мост типа КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А. Вместо транзистора VT3 можно применить КТ940А-КТ940Г, КТ630А-КТ630В и даже КТ315Б. Транзистор VT1 структуры n-p-n,VT2 структуры p-n-p. Тиристор VS1 должен быть с минимальным током управляющего электрода. Кроме указанного на схеме, это может быть Т112-16-х или другой, с худшими характеристиками, например, типа КУ201 К-КУ201М, КУ202К-КУ202Н.
Монтаж
Устройство собирают на монтажной плате и закрепляют в корпусе из диэлектрического материала. Соблюдайте цоколёвку микросхемы!
При монтаже элементов стремятся к тому, чтобы их выводы имели минимальную длину (для уменьшения влияния помех). Силовую часть монтируют так, чтобы корпуса тиристора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели контакта с другими элементами (не санкционированного по электрической схеме). Не размещайте резистор R9 вблизи других компонентов во избежание их перегрева. Не устанавливайте выключатель на столе, т.к. тряска во время работы может привести к ложному срабатыванию.
Налаживание
Ахтунг! Не касайтесь силовой части включенного в сеть устройства!
Не забывайте о предохранителе!
В налаживании устройство не нуждается и при исправных элементах начинает работать сразу после включения. Чувствительность узла можно подкорректировать изменением помехозащитного конденсатора С3, его ёмкость лежит в пределах 0,1-1мкФ. Чем выше ёмкость С3, тем ниже чувствительность.
ID: 849
|
Как вам эта статья? |
Питается он от источника постоянного тока, напряжением от 5 до 12 вольт. Детали доступные и не дорогие, их можно приобрести в любом радиомагазине. Лично я использовал детали, которые выпаял из старых плат. Схема действительна проста, и даже если вы мало знакомы с радиоэлектроникой то руководствуясь данной статьёй, вы сможете собрать данный прибор.)
Изначально, я нашел данную схему без какого либо описания и естественно печатной платы не было, поэтому мне пришлось составить её самому, дабы облегчить процесс сборки себе и конечно вам, так что пользуйтесь. Скачать печатную плату
Схема акустического выключателя:
Схема состоит из микрофонного усилителя, который собран на двух транзисторах КТ315 и силовой части, на транзисторе КТ3107 (BC557). Для увеличения чувствительности микрофона, можно использовать более мощные транзисторы, например КТ368 и ему подобные. В силовой части так же достаточна широкий выбор аналогов, подойдут практически любый транзисторы PNP структуры, к примеру КТ814 или КТ818 , тут нужно в первую очередь смотреть на мощность используемого источника питания.
Ниже представлены фото необходимых деталей:
Список деталей акустического выключателя:
Итак, для начала необходимо изготовить печатную плату . Обратите внимание, в печатной плате есть отверстия для диода VD1, так как я планирую управлять комнатным освещением и в качестве нагрузки, будет использоваться реле на 12 вольт. Диод нужен для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы собираетесь подключать к выключателю лёгкую нагрузку, то его можно заменить перемычкой.
После изготовления платы, насверлите отверстия и пролудите её. Откройте печатку в программе sprint-layout 6.0 и смотря на расположения деталей, припаяйте их на свои места.
1. Продавец и Сайт Продавца действуют в соответствии с Законом РФ «О защите прав потребителей» от 07.02.1992г № 2300-1.
2. Обмен и возврат товара надлежащего качества
2.1. Покупатель вправе отказаться от заказанного Товара надлежащего качества в любое время до момента исполнения Заказа, а после передачи Товара — в течение 7 (семи) дней, не считая дня его покупки. В случае, если информация о порядке и сроках возврата Товара надлежащего качества не была предоставлена в письменной форме в момент доставки Товара, Покупатель вправе отказаться от Товара в течение 3 (трёх) месяцев с момента передачи Товара.
3. Возврат Товара надлежащего качества возможен в следующих случаях:
3.1. Товар не был в употреблении, были сохранены его потребительские свойства, товарный вид, упаковка, ярлыки, а также документ, подтверждающий факт и условия покупки указанного Товара (товарный или кассовый чек, документация к товару).
3.2. Обмен Товара надлежащего качества: Покупатель вправе в течение 14 (четырнадцати) дней с момента передачи ему непродовольственного Товара надлежащего качества (не считая дня его покупки) обменять его на аналогичный Товар у продавца, у которого этот Товар был куплен, если указанный Товар не подошёл по комплектации, функционалу или дизайну.
4. Обмен и возврат товара ненадлежащего качества
4.1. В случае обнаружения потребителем недостатков Товара и предъявления требования о его замене Продавец обязан заменить такой Товар в течение 7 (семи) дней со дня предъявления указанного требования потребителем, а, при необходимости дополнительной проверки качества такого Товара Продавцом, — в течение 20 (двадцати) дней со дня предъявления указанного требования.
4.2. Если у Продавца в момент предъявления требования отсутствует необходимый для замены Товар, замена должна быть проведена в течение 1 (одного) месяца со дня предъявления такого требования.
5. Возврат денежных средств покупателю
5.1.
Возврат денежных средств осуществляется тем способом, которым была произведена оплата.
В случае оплаты заказа наличными, денежные средства будут возвращены Покупателю непосредственно при оформлении возврата.
5.2. Если возвращаемый Товар был оплачен банковской картой, возврат денежных средств происходит сразу после получения заявления от Продавца в процессинговый центр. Зачисление денежных средств осуществляется в сроки, которые установленные банком, выпустившим карту.
5.3. Расходы на доставку при возврате товара надлежащего качества несет Покупатель.
Акустическое реле на симисторе | AUDIO-CXEM.RU
Акустическое реле способно включать и выключать нагрузку, мощностью до 500Вт, с помощью звуковой команды (голос, хлопок, свист). Основным коммутирующим элементом является симистор BTA06-600, который может быть заменен на более мощный, без пересчета номиналов схемы. Таким образом, мощность коммутируемой нагрузки акустического реле может быть расширена до 1-2кВт.
Ранее я публиковал подобную схему в статье «Акустический выключатель», но преимущество описанного здесь реле заключается в том, что питание схемы осуществляется от напряжения сети 220В переменного тока. Вследствие чего, устройство не требует трансформаторного блока питания или импульсного источника питания.
Само же акустическое реле потребляет всего около 10Вт.
Схема акустического реле на симисторе
Конденсатор C11 металлопленочный на напряжение 630В. Остальные неполярные конденсаторы — керамические. Стабилитрон VD2 напряжением 12В. Микрофон должен быть электретного типа. Транзистор VT1 может быть заменен на MPSA42 или на S9013 (но у S9013 другая цоколевка).
Питание схемы осуществляется напряжением 12В постоянного тока. Оно организуется с помощью гасящего конденсатора C11, выпрямительных диодов VD3, VD4, стабилитрона VD2 и сглаживающего пульсации электролитического конденсатора C10.
Сигнал с микрофона поступает на усилитель низкой частоты, выполненный на транзисторе VT1. Усиленный и смещенный (делителем напряжения R5R6) сигнал поступает на вход таймера U1 (вывод 2). При достижении определенного уровня сигнала таймер формирует один прямоугольный импульс, который поступает на вход синхронизации (вывод 3) триггера U2. При этом, триггер переводится в противоположное состояние и на его прямом выходе (вывод 1), низкий уровень сменяется высоким уровнем или наоборот. Работа этой цепочки более подробно описана в статье «Акустический выключатель».
Высокий уровень сигнала (примерно +5В) с прямого выхода триггера поступает на микросхему U3 управления симистором VS1, который в свою очередь подключает или отключает нагрузку.
Чувствительность акустического реле устанавливается подстроечным резистором R4.
На симистор необходимо установить радиатор с применением теплопроводной пасты. Площадь поверхности теплоотвода должна быть не менее 200см2. Без радиатора мощность коммутируемой нагрузки не должна превышать 100Вт.
Силовые дорожки, по которым протекает ток нагрузки необходимо выполнить шире и покрыть слоем олова. Если производится замена VS1 на более мощный вариант, то дорожки печатной платы нужно лудить толстым слоем олова, а при необходимости пропаять вдоль них медную жилу.
Внимание! При запуске схемы, а также при ее эксплуатации запрещается прикасаться к элементам акустического реле, так как устройство гальванически не развязано от напряжения сети. Это необходимо для исключения поражения электрическим током.
Печатная плата акустического реле на симисторе СКАЧАТЬ
Простое акустическое реле — Radio это просто Разное
Простое акустическое реле, во многих некоторых устройствах полезно, если устройство активируется акустически — например, сигналом с микрофона или при наличии низкочастотного сигнала. Для этих целей используются так называемые акустические реле. Это простой микрофонный датчик, который обнаруживает акустический сигнал, затем усиливается, выпрямляется, и при достижении заданного уровня компаратор переключается и включает переключатель (например, реле). Схема этого акустического реле показана на рисунке.
Акустический сигнал воспринимается конденсаторным микрофоном (капсюлем) MIC1 или как низкочастотный сигнал, подаваемый через разъем K1. Резистор R1 питает конденсаторный микрофон и одновременно служит нагрузочным резистором, с которого снимается активный сигнал.
Сигнал поступает на неинвертирующий вход первого операционного усилителя IC1A. Усиление этого каскада регулируется подстроечным резистором P1 обратной связи. Это позволяет нам установить желаемый порог громкости (уровень сигнала), при котором переключатель будет активирован.
Выход операционного усилителя IC1A подается через конденсатор связи C4 на диодный выпрямитель D1 и D2, которые заряжают конденсатор C5. Напряжение на конденсаторе C5 сравнивается компаратором на операционном усилителе IC1B с опорным напряжением от резистивного делителя R3/R4. Когда уровень напряжения на C5 становится достаточным, компаратор переключается, и его выход закрывает транзистор T1.
В коллекторе транзистора включена катушка реле RE1. Переключающий контакт реле подключен к клеммной колодке K2. Светодиод LD1 показывает, что переключатель включен. Схема питается от внешнего источника питания +12 В постоянного тока через разъем K3. Акустический выключатель выполнен на двухсторонней печатной плате размером 26х60 мм. Расположение компонентов простое акустическое реле на печатной плате, а также разводка показано на рисунке.
При сборке простое акустическое реле не должно возникнуть проблем все достаточно просто, даже начинающий радиолюбитель может повторить эту конструкцию. В настройки акустический переключатель не нуждается за исключением регулировки чувствительности потенциометром P1. Следовательно, при тщательной сборке переключатель должен работать при первом включении напряжения питания.
По поводу применения данной конструкции, например, описанный переключатель может включить запись на магнитофон в момент, когда кто-то говорит, или включить любое другое устройство после регистрации звука. Датчик можно комбинировать, например, с датчиком движения в системах безопасности и т. д. Вот на этом закончу краткое описание всем спасибо за уделенное время.
Акустическое реле. Две схемы акустических реле
Звуковое реле и схемы для включения освещения с помощью звонка на мобильный телефон. (10+)
Автоматическое управление освещением — Мобильное упраление. Управление звуком
Иногда полезно иметь возможность включить освещение звонком по мобильному телефону. Например, мне, чтобы дойти до дома ночью, нужно включить прожектор, освещающий дорогу. Выключатель, понятное дело, находится дома.
Я сразу же решил, что открывать и перепаивать внутри мобильный телефон не буду. Во-первых , это незаконно. Самостоятельное внесение изменений в устройства, подлежащие обязательной сертификации законом не допускается. Во-вторых , в такой перепайке нет никакой необходимости.
Как и в предыдущих устройствах, я выбрал вариант бестрансформаторного питания. Это сразу обусловило необходимость гальванической развязки с телефоном. Из соображений безопасности мобильный телефон не должен быть напрямую связан с осветительной сетью. Остановился на трех вариантах схемы: акустическая, оптическая и трансформаторная развязки. Все три схемы реагируют на поступление звонка на мобильный телефон. Так как соединение не устанавливается, то деньги не списываются, так что функция получается совершенно бесплатная, если для телефона в системе управления выбрать тариф без абонентской платы. После звонка освещение включено фиксированное время. После чего оно погасает, но его можно включить, снова позвонив.
Звуковое реле
Первый вариант — использование звукового реле, реагирующего на звук звонка телефона. В реле применяется компьютерный микрофон. Он крепится на телефоне в непосредственной близости от громкоговорителя телефона, который издает звук звонка. Обычно этот громкоговоритель расположен на обратной стороне. Телефон с установленным микрофоном нужно звукоизолировать, чтобы посторонние звуки не вызывали помехи. Можно поместить его в чехол из поролона или пенополиэтилена. Для устройства подойдет любой телефон с исправным звонком. Телефон лучше всего подключить к зарядному устройству, включить зарядник в сеть и так оставить навсегда. Используйте оригинальный зарядник, чтобы он мог безопасно работать длительное время.
Устройство подключается к силовой части, описанной на предыдущей странице, в точках, обозначенных буквами A, B, C, вместо схемы на фотореле.
Транзисторы: VT2 — КТ503 , VT3 — КТ502 . Диод VD5 — КД510 или другой аналогичный маломощный диод. Конденсаторы C4 — 0.1 мкФ, C5 — 2 мкФ.
Резисторы: R10 — 50 Ом. Этот резистор нужно подобрать, чтобы обеспечить нужную чувствительность, чтобы реле надежно срабатывало при звонке, не реагировало на посторонние звуки. R11 — 3 кОм. R12 — 50 Ом. R13 — 300 Ом. R14 — 50 Ом.
Все остальные детали, как на предыдущей схеме.
T — микрофон от компьютера. Подключение микрофона со стандартным разъемом осуществляется следующим образом: корпус — к общему проводу, штырек — к конденсатору C4. Если в разъеме есть еще и средний контакт, то его просто не подключаем.
Схема работает так. При возникновении звукового сигнала импульсы тока поступают на базу транзистора VT2, так как переход база — эмиттер обладает односторонней проводимостью, чтобы конденсатор не мог разряжаться, переход зашунтирован диодом. Резистор R12 ограничивает ток. Импульсы тока заряжают конденсатор C5 и открывают транзистор VT3. Через него заряжается конденсатор C1. Свет включается. Когда звук пропадает, конденсатор C1 разряжается, пока освещение не отключится.
Питается он от источника постоянного тока, напряжением от 5 до 12 вольт. Детали доступные и не дорогие, их можно приобрести в любом радиомагазине. Лично я использовал детали, которые выпаял из старых плат. Схема действительна проста, и даже если вы мало знакомы с радиоэлектроникой то руководствуясь данной статьёй, вы сможете собрать данный прибор.)
Изначально, я нашел данную схему без какого либо описания и естественно печатной платы не было, поэтому мне пришлось составить её самому, дабы облегчить процесс сборки себе и конечно вам, так что пользуйтесь. Скачать печатную плату
Схема акустического выключателя:
Схема состоит из микрофонного усилителя, который собран на двух транзисторах КТ315 и силовой части, на транзисторе КТ3107 (BC557). Для увеличения чувствительности микрофона, можно использовать более мощные транзисторы, например КТ368 и ему подобные. В силовой части так же достаточна широкий выбор аналогов, подойдут практически любый транзисторы PNP структуры, к примеру КТ814 или КТ818 , тут нужно в первую очередь смотреть на мощность используемого источника питания.
Ниже представлены фото необходимых деталей:
Список деталей акустического выключателя:
Итак, для начала необходимо изготовить печатную плату . Обратите внимание, в печатной плате есть отверстия для диода VD1, так как я планирую управлять комнатным освещением и в качестве нагрузки, будет использоваться реле на 12 вольт. Диод нужен для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы собираетесь подключать к выключателю лёгкую нагрузку, то его можно заменить перемычкой.
После изготовления платы, насверлите отверстия и пролудите её. Откройте печатку в программе sprint-layout 6.0 и смотря на расположения деталей, припаяйте их на свои места.
С помощью этого устройства можно автоматизировать включение-выключение освещения или других бытовых приборов: хлопните в ладоши, либо щелкните пальцами, либо издайте любой отрывистый звук – свет включится; на следующий хлопок – свет выключится. Прибор позволяет регулировать чувствительность микрофона, имеет небольшие размеры, обладает высокой надёжностью, прост в изготовлении, не создает помех в электросети.
Нагрузка подключается к разомкнутым контактам реле на печатной плате, которые при хлопке замыкают цепь питания нагрузки.
| Параметр | Значение |
| Uпит. постоянное, В | +12…14 |
| Uпит. ном. постоянное, В | +12 |
| Iпотр. при Uпит.ном., мА | …1 |
| Iпотр. при активном реле, мА | …30 |
| Рекомендуемый источник питания, в комплект не входит |
PW1215B ,
ES18E12-P1J , GS15E-3P1J , GS25E12-P1J |
| Нагрузочная способность выхода | 6 А / ~220В |
| Размер печатной платы, мм | 83 х 38 |
| Рекомендуемый корпус, в комплект не входит | BOX-KA11 Корпус пластиковый 90х65х30 |
| Температура эксплуатации, °С | 0…+55 |
| Относительная влажность эксплуатации, % | …55 |
| Производство | Самостоятельная сборка |
| Гарантийный срок эксплуатации | Отсутствует |
| Вес, г | 300 |
На транзисторах VT1-VT3 выполнен простой усилитель низкой частоты, который усиливает сигнал с микрофона MIC до необходимого уровня. Подстроечным резистором VR1 можно отрегулировать коэффициент усиления. На транзисторах VT4, VT5 выполнен известный триггер Шмитта, широко применяемый в радиотехнических устройствах. Особенностью триггера является то, что он имеет два устойчивых состояния, изменяющихся при каждом приходе сигнала с коллектора транзистора VT3. Таким образом, при каждом хлопке триггер меняет свое состояние, и реле периодически включает-отключает нагрузку. Светодиод LED1 индицирует срабатывание реле.
Конструктивно устройство выполнено на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 83х38 мм. Для удобства установки устройства в корпус по краям платы предусмотрены монтажные отверстия диаметром 3 мм.
В данной статье приведена схема акустического выключателя света , благодаря которому вы будете чувствовать себя в собственном доме, словно в роскошной вилле — вы сможете включать и выключать, например, свет… хлопая в ладоши.
Акустический выключатель реагирует на одиночные хлопки и при этом проявляет малую чувствительность к посторонним звукам. Каждое срабатывание устройства изменяет состояние реле, обозначая это свечением двухцветного светодиода.
Схема оснащена электромагнитным реле с нагрузочной способностью контактов 8А/250В, благодаря этому она подходит для дистанционного управления освещением, управлением жалюзи, бытовой аудио техникой и любым другим устройством, работающим от сети.
После подключения к источнику питания, схема будет сброшена и перейдет в состояние ожидания до тех пор, пока не раздастся хлопок. Потребление, независимо от состояния работы, составляет менее 1 Вт.
Печатная плата спроектирована так, чтобы все устройство поместилось в коробку скрытого монтажа с следующими размерами: диаметр 54мм толщина 25мм. Из-за своих небольших размеров, плата без проблем должна поместиться, например, в торшеры или люстры.
Описание акустического выключателя
Система состоит из трех основных блоков:
- датчик звука с транзисторным усилителем
- Т-триггер на основе счетчика 4017
- бестрансформаторный источник питания
Сигнал с электретного микрофона усиливается тремя транзисторами VT1 …VT3. Появление сильного сигнала, содержащего преимущественно более высокие частоты, вызывает реакцию системы: положительные полуволны сигнала с микрофона вызывают открытие транзисторов VT1 и VT3.
Благодаря наличию буферного транзистора VT2, после хлопка на резисторе R8, а значит, и на тактовом входе 14 микросхемы 4017 возникает положительный импульс. Он вызывает изменение состояния счетчика, который переключает свечения светодиода с зеленого на красный цвет, а так же через транзистор VT4 включается реле.
Следует обратить внимание, что в данной схеме применен бестрансформаторный блок питания, то есть не имеющий гальванической развязки от сети 220В. Поэтому налаживание и ввод в эксплуатацию выключателя следует соблюдать предельную осторожность.
Последовательный резистор R11 предназначен для защиты выпрямительного моста B1 в случае, если схема подключается к сети в момент, когда амплитудное значение напряжения превысит 300В.
Без резистора R11, через диоды выпрямительного моста и не заряженные конденсаторы C5, C6 на короткое время может протекать очень большой ток, ограниченный лишь сопротивлением соединений. Резистор R11 ограничивает этот импульс до безопасного значения и защищает остальные электронные компоненты от повреждений.
Для подключения схемы к электрической сети используются всего два разъема. К разъему IN, необходимо подать напряжение от сети (фазировка не имеет значения).
После хлопка и, следовательно, замыкания контактов реле на разъеме OUT появляется напряжение 220В, поэтому к этому разъему следует подключить управляемую нагрузку, например лампу.
Все устройство собрано на двухсторонней печатной плате. Низковольтная часть элементов – SMD. После сборки нужно очень тщательно проверить, все ли элементы установлены правильно, не возникло ли короткое замыкание при пайке. Ошибка может привести к повреждению элементов. Как правило, безошибочно собранная схема из исправных элементов начинает работать сразу.
(289,1 Kb, скачано: 464)
На рисунке изображена схема изготовленного мной акустического реле. Данная схема ранее нигде не печаталась. Особенностью конструкции является использование угольного микрофона. Такие микрофоны используются в телефонных аппаратах, в которых отсутствуют усилители не передаче и приеме (ТА-68, ТАН-70, ТАИ-43 и другие). Амплитуда электрических колебаний микрофона достаточна для связи на десятки километров без использования усилителей. Кроме того, он обладает невероятной чувствительностью. Недостатком является узкая полоса пропускания звукового частотного спектра. Но в нашем случае это является плюсом, так как отсекаются лишние звуки и помехи.Работа схемы. При хлопке в ладоши или щелчке угольный порошок в микрофоне перемещается и меняет свое сопротивление. При этом в точке соединения ограничительного резистора R1 и микрофона появляется переменная составляющая, которая через разделительный конденсатор С 1 поступает на базу транзистора Т 1. Транзистор Т1 является одновременно усилителем переменного и постоянного напряжения. С помощью резистора R2 транзистор Т1 находится в приоткрытом состоянии. Переменная составляющая поступившая на базу, усиливается транзистором и, с коллектора через конденсатор С2, поступает на выпрямитель-удвоитель, собранный на элементах DD1, DD2, C3. Удвоенное постоянное напряжение накапливается на конденсаторе С3, который разряжается по цепи: минус конденсатора, резистор R1, база-эмиттер Т1, плюс конденсатора. Транзистор при этом лавинообразно открывается, срабатывает реле Р1, его контакты замыкаются на время действия звукового сигнала. При настройке работы схемы, иногда оказывается, что её чувствительность слишком велика, срабатывает от проходящих по улице автомашин или от взмаха руки вблизи микрофона. Всё зависит от типа используемого реле. Загрубить схему можно включив последовательно конденсатору С1 переменный резистор. Для того, чтобы переключать нагрузку (лампочки) с помощью хлопков, необходимо дополнить схему триггером. Схема такого триггера на поляризованном реле показана на рисунке 2 — ранее так-же нигде не печаталась.
При подаче звукового сигнала (хлопка, щелчка) временно замыкаются контакты реле КР1. Переменное напряжение 220 В через лампочку Л1 диод D1 положительным полупериодом прикладывается к концу второй обмотки реле РП-4 вывод 8, начало обмотки вывод 7, ограничитель тока резистор R1, конденсатор С1, замкнутые контакты реле КР1, вывод 220В. Зарядный ток конденсатора С1 переключает якорь реле в левое по схеме положение, лампочка Л1 загорается, а лампочка Л2 гаснет, диод D1 блокируется контактами реле, а диод D2 разблокирован и готов к работе. При поступлении следующего звукового сигнала, контакты реле Р1 КР1 замыкаются. Напряжение 220 В через лампочку Л2 и диод D2 прикладывается плюсом к началу первой обмотки контакт 5, с выхода обмотки контакт 6 поступает на резистор R1 и перезаряжает конденсатор С1. Поляризованное реле переключает якорь к правому по схеме контакту. Диод D2 блокируется, а диод D1 готов к работе в следующем цикле. Лампочка Л1 гаснет, а лампочка Л2 загорается. Таким образом при поступлении звуковых сигналов происходи поочерёдное переключение нагрузки. Для того, чтобы триггер выполнял функцию включения и выключения только одной лампочки, нужно исключить из схемы одну из лампочек, а вместо неё включить последовательную цепочку из конденсатора 0.33мкф х 300 В и резистора 5–10 кОм, 2 Вт. При настройке работы триггера необходимо отрегулировать якорь поляризованного реле так, чтобы он хорошо переключался и надёжно фиксировался в правом или левом положении.
Правильно определить начало и конец обмоток реле или поменять полярность включения одного из диодов. Конечно данная конструкция акустического реле на угольном микрофоне больше подходит для начинающих, поэтому в следующей статье будет описано на одной микросхеме, а в качестве датчика использован пьезоэлемент.
Обсудить статью ПРОСТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ
Акустическое реле. Две акустические релейные цепи
Звуковое реле и схемы включения освещения звонком на мобильный телефон. (10+)
Автоматическое управление освещением — Мобильное управление. Управление звуком
Иногда бывает полезно включить свет, позвонив на свой мобильный телефон. Например, чтобы добраться до дома ночью, мне нужно включить прожектор, освещающий дорогу. Переключатель, конечно, дома.
Сразу решил, что не буду вскрывать и перепаять мобильник внутрь. Сначала , это незаконно. Самостоятельная модификация устройств, подлежащих обязательной сертификации по закону, не допускается. Во вторых , в такой пайке нет необходимости.
Как и предыдущие устройства, я выбрал вариант бестрансформаторного питания. Это немедленно потребовало гальванической развязки от телефона. По соображениям безопасности мобильный телефон нельзя напрямую подключать к сети освещения… Я остановился на трех вариантах схемы: акустическая, оптическая и трансформаторная развязка. Все три схемы отвечают на звонок, поступающий на мобильный телефон. Поскольку соединение не установлено, деньги не списываются, поэтому функция полностью бесплатна, если в системе управления выбрать тариф без абонентской платы за телефон. После звонка на фиксированное время включается освещение. После чего гаснет, но можно включить, позвонив еще раз.
Звуковое реле
Первый вариант — использовать звуковое реле, которое реагирует на звук телефонного звонка.В реле используется компьютерный микрофон. Он прикрепляется к телефону в непосредственной близости от громкоговорителя телефона, который издает звук звонка. Обычно этот динамик располагается сзади … Телефон с установленным микрофоном должен быть звукоизолирован, чтобы посторонние звуки не создавали помех. Вы можете положить его в пенопласт или пенополиэтилен. К устройству подойдет любой телефон с рабочим кольцом. Телефон лучше всего подключить к зарядному устройству, подключить зарядное устройство и оставить его навсегда.Пожалуйста, используйте оригинальное зарядное устройство, чтобы оно могло безопасно работать долгое время.
Устройство подключается к силовой части, описанной на предыдущей странице, в точках, отмеченных буквами A, B, C, вместо цепи на фотореле.
Транзисторы: VT2 — КТ503, VT3 — КТ502. Диод ВД5 — КД510 или другой аналогичный маломощный диод. Конденсаторы C4 — 0,1 мкФ, C5 — 2 мкФ.
Резисторы: R10 — 50 Ом.Этот резистор нужно подбирать для обеспечения нужной чувствительности, чтобы реле надежно срабатывало при звонке, не реагировало на посторонние звуки. R11 — 3 кОм. R12 -50 Ом. R13 -300 Ом. R14 -50 Ом.
Все остальные детали такие же, как на предыдущей диаграмме.
T — микрофон от компьютера. Микрофон со штатным разъемом подключается следующим образом: корпус — к общему проводу, пин — к конденсатору С4.Если в разъеме есть еще и средний контакт, то мы его просто не подключаем.
Схема работает так. При возникновении звукового сигнала на базу транзистора VT2 подаются импульсы тока, так как переход база-эмиттер имеет одностороннюю проводимость, так что конденсатор не может разрядиться, переход шунтируется диодом. Резистор R12 ограничивает ток. Импульсы тока заряжают конденсатор С5 и открывают транзистор VT3. Через него заряжается конденсатор С1. Загорится свет.Когда звук пропадает, конденсатор С1 разряжается до выключения освещения.
Питается от источника постоянного тока напряжением от 5 до 12 вольт. Запчасти доступные и не дорогие, их можно приобрести в любом радиомагазине. Лично я использовал детали, которые сбросил со старых плат. Схема действительно простая, и даже если вы мало знакомы с радиоэлектроникой, то, руководствуясь этой статьей, вы сможете собрать это устройство.)
Изначально я нашел эту схему без какого-либо описания и, конечно, не было печатной платы, поэтому мне пришлось собрать ее сам, чтобы облегчить процесс сборки для себя и, конечно же, для вас, поэтому используйте ее.Скачать PCB
Схема акустического переключателя:
Схема состоит из микрофонного усилителя, который собран на двух транзисторах КТ315 и силовой части на транзисторе КТ3107 (BC557). Для увеличения чувствительности микрофона можно использовать более мощные транзисторы, например КТ368 и им подобные. В силовой части также достаточно широкого выбора аналогов, подходят практически любые PNP транзисторы, например КТ814 или КТ818, здесь в первую очередь нужно посмотреть мощность используемого источника питания.
Ниже фото необходимых запчастей:
Список деталей акустического переключателя:
Итак, для начала нужно изготовить печатную плату. Обратите внимание на печатную плату есть отверстия для диода VD1, так как я планирую управлять освещением комнаты и в качестве нагрузки будет использоваться реле на 12 вольт. Диод нужен для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы собираетесь подключить к переключателю легкую нагрузку, вы можете заменить ее перемычкой.
После изготовления доски просверлите отверстия и вспахите ее. Откройте уплотнение в sprint-layout 6.0 и, глядя на расположение деталей, припаяйте их на место.
С помощью этого устройства вы можете автоматизировать включение / выключение освещения или другой бытовой техники: хлопать в ладоши, или щелкать пальцами, или издавать какой-либо резкий звук — свет включится; следующий хлопок — свет гаснет. Устройство позволяет регулировать чувствительность микрофона, имеет небольшие размеры, отличается высокой надежностью, простотой изготовления, не мешает работе сети.
Нагрузка подключается к разомкнутым контактам реле на печатной плате, которые при нажатии замыкают цепь питания нагрузки.
| Параметр | Значение |
| Упит. постоянная, В | +12 … 14 |
| Упит. № постоянный, В | +12 |
| Ипотр. при усл. ном., мА | … 1 |
| Ипотр. с активным реле, мА | …30 |
| Рекомендуемый блок питания, не входит |
PW1215B, ES18E12-P1J, GS15E-3P1J, GS25E12-P1J |
| Допустимая нагрузка на выходе | 6 А / ~ 220 В |
| Размер платы, мм | 83 x 38 |
| Рекомендуемый корпус, не включен | BOX-KA11 Корпус пластик 90x65x30 |
| Температура эксплуатации, ° С | 0 … + 55 |
| Относительная влажность при эксплуатации,% | …55 |
| Производство | Самостоятельная сборка |
| Гарантийный срок эксплуатации | Отсутствует |
| Масса, г | 300 |
На транзисторах VT1-VT3 выполнен простой усилитель низкой частоты, который усиливает сигнал микрофона MIC до необходимого уровня. Подстроечный резистор VR1 можно использовать для регулировки усиления. Известный триггер Шмитта, широко используемый в радиотехнических устройствах, выполнен на транзисторах VT4, VT5.Особенностью триггера является то, что он имеет два устойчивых состояния, которые меняются с каждым приходом сигнала с коллектора транзистора VT3. Таким образом, с каждым хлопком триггер меняет свое состояние, а реле периодически включает и выключает нагрузку. Светодиод LED1 показывает срабатывание реле.
Конструктивно устройство выполнено на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размером 83х38 мм. Для удобства установки устройства в корпус по краям платы предусмотрены монтажные отверстия диаметром 3 мм.
В этой статье представлена схема выключателя акустического света , благодаря которой вы почувствуете себя в собственном доме как на роскошной вилле — вы можете включать и выключать, например, свет … хлопая в ладоши.
Акустический переключатель реагирует на одиночные хлопки и в то же время имеет низкую чувствительность к посторонним звукам. Каждое срабатывание устройства изменяет состояние реле, сигнализируя об этом свечением двухцветного светодиода.
Схема оснащена электромагнитным реле с контактной мощностью 8A / 250V, что делает ее пригодной для дистанционного управления освещением, управлением жалюзи, домашней аудиоаппаратурой и любым другим устройством с питанием от сети.
После подключения к источнику питания схема будет сброшена и перейдет в состояние ожидания до тех пор, пока не будет слышен хлопок. Потребление вне зависимости от режима работы менее 1Вт.
Плата предназначена для размещения всего устройства в коробке скрытого монтажа со следующими размерами: диаметр 54 мм, толщина 25 мм. Благодаря небольшому размеру доска без проблем должна поместиться, например, в торшеры или люстры.
Описание акустического переключателя
Система состоит из трех основных блоков:
- транзисторный усилитель звукового датчика
- Т-триггер на основе счетчика 4017
- Бестрансформаторный источник питания
Сигнал с электретного микрофона усиливается тремя транзисторами VT1… VT3. Появление сильного сигнала, содержащего преимущественно более высокие частоты, вызывает реакцию системы: положительные полуволны сигнала с микрофона вызывают открытие транзисторов VT1 и VT3.
Из-за наличия буферного транзистора VT2 после хлопка на резисторе R8, что означает появление положительного импульса на тактовом входе 14 микросхемы 4017. Он вызывает изменение состояния счетчика, который переключает свечение светодиода с зеленого на красный, а также включает реле через транзистор VT4.
Следует отметить, что в данной схеме используется бестрансформаторный блок питания, то есть отсутствует гальваническая развязка от сети 220В. Поэтому при установке и вводе в эксплуатацию автоматического выключателя следует соблюдать особую осторожность.
Последовательный резистор R11 предназначен для защиты выпрямительного моста B1 в том случае, если схема подключена к сети в момент, когда значение амплитуды напряжения превышает 300V.
Без резистора R11 через диоды выпрямительного моста и незаряженные конденсаторы C5, C6 на короткое время может протекать очень большой ток, ограниченный только сопротивлением соединений.Резистор R11 ограничивает этот импульс до безопасного значения и защищает другие электронные компоненты от повреждений.
Для подключения схемы к электрической сети используются только два разъема. Необходимо подать напряжение от сети на разъем IN (фазировка значения не имеет).
После хлопка и, как следствие, замыкания контактов реле на разъеме OUT появляется напряжение 220В, поэтому к этому разъему следует подключить управляемую нагрузку, например, лампу.
Все устройство собрано на двухсторонней печатной плате. Низковольтная часть элементов — SMD. После сборки нужно очень внимательно проверить, все ли элементы установлены правильно, нет ли замыкания при пайке. Ошибка может привести к повреждению элементов. Обычно безошибочно собранная схема из исправных элементов сразу начинает работать.
(289.1 Kb, скачано: 464)
На рисунке изображена схема акустического реле, которое я сделал.Эта диаграмма ранее нигде не печаталась. Особенностью конструкции является использование угольного микрофона. Такие микрофоны используются в телефонах, в которых нет усилителей для приема и передачи (ТА-68, ТАН-70, ТАИ-43 и другие). Амплитуда электрических колебаний микрофона достаточна для связи на десятки километров без использования усилителей. Он также обладает невероятной чувствительностью. Недостатком является узкая полоса пропускания спектра звуковых частот.Но в нашем случае это плюс, так как лишние звуки и помехи отсекаются. Работа схемы. Когда вы хлопаете или щелкаете, угольный порошок в микрофоне перемещается и изменяет свое сопротивление. При этом в точке соединения ограничивающего резистора R1 и микрофона появляется переменная составляющая, которая через разделительный конденсатор С1 попадает на базу транзистора Т 1. Транзистор Т1 является усилителем как переменного, так и постоянного напряжения. . С помощью резистора R2 транзистор Т1 находится в слегка открытом состоянии.Поступающая на базу переменная составляющая усиливается транзистором и с коллектора через конденсатор С2 поступает на выпрямитель-удвоитель, собранный на элементах DD1, DD2, C3. Удвоенное постоянное напряжение накапливается на конденсаторе С3, который разряжается по цепи: минус конденсатор, резистор R1, база-эмиттер Т1 плюс конденсатор. При этом транзистор открывается лавинообразно, срабатывает реле Р1, его контакты замкнуты на время звукового сигнала.При настройке работы схемы иногда оказывается, что ее чувствительность завышена, срабатывает она от проезжающих по улице автомобилей или от взмаха руки возле микрофона. Все зависит от типа используемого реле. Можно огрубить схему, подключив последовательно к конденсатору С1 переменный резистор … Для того, чтобы коммутировать нагрузку (лампочки) хлопушками, необходимо дополнить схему триггером. Схема такого триггера на поляризованном реле показана на рисунке 2 — ранее нигде не печаталась.
При подаче звукового сигнала (хлопок, щелчок) контакты реле KR1 временно замыкаются. Переменное напряжение 220 В через лампу L1, диод D1 подается с положительным полупериодом на конец второй обмотки вывода 8 реле РП-4, начало вывода 7 обмотки, резистор ограничителя тока R1, конденсатор С1, контакты реле КР1 замкнуты, клемма 220В. Зарядный ток конденсатора С1 переключает якорь реле влево по схеме, лампочка L1 горит, а лампочка L2 гаснет, диод D1 блокируется контактами реле, а диод D2 разблокирован и готов для работы.При поступлении очередного звукового сигнала контакты реле Р1 КП1 замыкаются. Напряжение 220 В через лампу L2 и диод D2 подается плюсом на начало первой обмотки, контакт 5, с выхода обмотки, контакт 6 идет на резистор R1 и перезаряжает конденсатор С1. Поляризованное реле переключает якорь на правый контакт. Диод D2 заблокирован, и D1 готов к следующему циклу. Лампа L1 гаснет, а лампа L2 загорается. Таким образом, при приеме звуковых сигналов происходит поочередное переключение нагрузки.Чтобы триггер выполнял функцию включения и выключения только одной лампочки, необходимо исключить одну из лампочек из схемы, а вместо этого включить последовательную цепь из конденсатора 0,33 мкФ x 300 В и 5–10 кОм, резистор 2 Вт. При настройке спускового крючка необходимо отрегулировать якорь поляризованного реле так, чтобы он хорошо переключался и надежно фиксировался в правом или левом положении.
Правильно определить начало и конец обмоток реле или поменять полярность одного из диодов.Конечно, такая конструкция акустического реле на угольном микрофоне больше подходит новичкам, поэтому в следующей статье будет описано на одной микросхеме, а в качестве датчика используется пьезоэлемент.
Обсудить статью ПРОСТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ
Электроника | Бесплатный полнотекстовый | Приемники акустического пробуждения для систем управления домашней автоматикой
1. Введение
Умные дома — одна из новых тенденций интеграции технологий в повседневную жизнь людей.Как правило, во многих бытовых устройствах используется электроника, которая большую часть времени находится в режиме ожидания. Среднее энергопотребление отдельных электрических устройств в домах в режиме ожидания составляет около 60–110 Вт на дом, что в среднем составляет 10% от общей потребляемой мощности дома [1]. Однако недавние исследования показали, что до 77% энергии можно сэкономить, если электронное устройство будет полностью выключено, а не переведено в режим ожидания [2]. Режим ожидания определяется как минимальная потребляемая мощность устройства, что означает, что электроника все еще активна при минимально возможной рабочей мощности.Было бы лучше полностью отключить устройства, отключив их вручную от электросети. Однако каждый раз, когда нам нужно управлять устройством, нам нужно снова подключить его, и этот утомительный процесс рано или поздно приведет к тому, что устройства останутся в обычном режиме ожидания. Поэтому автоматическое управление процессом с помощью удаленного устройства может быть оптимальным решением. Смартфоны считаются богатой средой, содержащей несколько средств связи, таких как Wi-Fi и Bluetooth.Смартфон — это устройство, которое хорошо подходит в качестве пульта дистанционного управления, и у многих пользователей он уже есть. Первый вариант — рассмотреть возможность использования встроенного приемопередатчика WiFi для установления соединения с точкой доступа в сети. На стороне приемника встроенный Wi-Fi может переключить устройство, чтобы оно реагировало на любую команду, отправленную смартфоном. Однако использование Wi-Fi приводит к увеличению энергопотребления, поскольку чип Wi-Fi должен быть постоянно подключен к сети для приема команд, передаваемых со смартфона.Bluetooth Low Energy (BLE) считается альтернативным методом работы и управления устройствами с низким энергопотреблением. Анализ производительности BLE представлен в [3]. BLE может работать от нескольких дней до нескольких лет в зависимости от активности Bluetooth и необходимого времени для его активной работы. Однако большинство смартфонов не оснащены чипом BLE, поэтому мы рассматриваем нетрадиционный метод для пробуждения приемника, подключенного к устройству, для его включения или выключения. Этот метод не требует какой-либо инфраструктуры, такой как точка доступа, подобная Wi-Fi, и он основан на сигналах акустических волн, генерируемых смартфоном, где эти акустические волны образуют сигнал пробуждения, необходимый для пробуждения электронного устройства.Концепция приемника пробуждения на сенсорном узле не нова; однако в большинстве подходов для сигнала пробуждения используются радиочастоты (RF) [4,5,6,7,8]. Использование различных подходов из RF для пробуждения узлов как-то необычно. Кроме того, можно разработать оптический пробуждающий приемник, аналогичный [9], который обеспечивает низкое энергопотребление 695 пВт. Реализация для сети датчиков наблюдения с использованием акустических сигналов рассматривается в [10]. Разработанный приемник пробуждения ориентирован на маломощный компаратор, интегрированный с микрофоном микроэлектромеханической системы (MEMS), где производительность системы зависит от получения сигнала.Система потребляет около 300 мкВт. Тщательная реализация ультразвукового пробуждающего приемника, потребляющего ток 4 мкВт и работающего на частоте 40 кГц, представлена в [11]. В нем используются стандартные ультразвуковые преобразователи, где достигается дистанция пробуждения до 8,6 м. Другой документ, представляющий ультразвуковой пробуждающий приемник с энергией менее 1 мкВт, работающий на частоте 40 кГц для беспроводных сенсорных сетей, можно найти в [12]. Bogliolo et al. [13] обсуждали комбинацию ультразвукового модуля пробуждения, который работает на частоте 40 кГц, с устойчивым сбором энергии для питания приемников.В [14] представлен алгоритм локализации сенсорных узлов с помощью микрофонов. Кроме того, приемники пробуждения используются для локализации в экстренных случаях [15]. Целью интеграции приемников пробуждения в узлы датчиков является снижение энергопотребления за счет работы в режимах с низким энергопотреблением. Приемник ультразвукового пробуждения представлен в [16], где сигнал пробуждения передается на приемник, когда мобильное устройство перемещается в зону действия приемника. Мы представляем подход, который имеет возможность включения 16-битного кодирования адреса в сигнале пробуждения, который позволяет узлам избирательных датчиков пробуждаться от сна.Кроме того, сигнал пробуждения можно передавать с помощью коммерческих смартфонов. Мы реализовали этот подход, используя только готовые компоненты. В нашей предыдущей работе [17] мы рассмотрели подход акустических приемников пробуждения без учета каких-либо фильтров для шумоподавления и усиления сигнала, что привело к ограниченной функциональности, когда достигается расстояние до пробуждения до 5 м.2. Конструкция приемника акустического пробуждения
В данной работе наш нынешний приемник акустического пробуждения питается от батареи для целей измерения.Ресивер должен быть встроен в бытовую технику; Таким образом, конструкция предусматривает питание приемника от сети 230 В переменного тока без использования какой-либо батареи. Поэтому наша цель в этой работе — разработать доказательство концепции приемника пробуждения.
Конструкция приемника акустического пробуждения вдохновлена работой, представленной в [7]. Схема содержит некоторые дополнительные компоненты, такие как микрофон и звуковой фильтр, для настройки функций приемника. Конструкцию приемника можно увидеть на блок-схеме на рисунке 1.Основным компонентом приемника является микроконтроллер малой мощности. В режиме малой мощности потребляет ток 0,1 мкА. Микроконтроллер подключен к микросхеме пробуждения AS3933 [18], которая отвечает за обнаружение сигналов пробуждения. Чип пробуждения может реагировать на частоту в диапазоне 16–150 кГц, а в режиме глубокого сна потребляет ток 2,8 мкА. Кроме того, микроконтроллер связывается с микросхемой пробуждения через шину последовательного периферийного интерфейса (SPI), чтобы назначить конкретный адрес пробуждения.Микроконтроллер использует подход рабочего цикла для включения и выключения реле для питания усилителя и микрофона. В активный период микрофон производит выборку аудиосигналов и направляет эти сигналы после их фильтрации через усилитель на микросхему пробуждения. При обнаружении сигнала пробуждения микросхема пробуждения активирует микроконтроллер, который, в свою очередь, включает или выключает реле для питания устройства, как показано на рисунке 1.Рисунок 1. Принципиальная структурная схема приемника акустического пробуждения, питающего устройство.
Рисунок 1. Принципиальная структурная схема приемника акустического пробуждения, питающего устройство.
2.1. MEMS-микрофоны
Первым звеном в сигнальной цепи нашего приемника является микрофон, который преобразует акустические сигналы в электрические. Чувствительность обнаружения акустических сигналов очень важна для надежности приемника. В предыдущей работе [19] измерялась чувствительность как функция частоты. Используются четыре электретных микрофона от производителей Kingstate и Ekulit и микрофон MEMS от Knowles Acoustics.Измерение частотных характеристик между различными типами микрофонов показано на рисунке 2. В целом частотные характеристики электретных микрофонов имеют тенденцию к убыванию. Микрофон MEMS показывает стабильность, и пик его частотной характеристики появляется около 20 кГц. Таким образом, использование микрофона MEMS является предпочтительным для лучшего обнаружения сигналов, используемых в наших приемниках. Эффективность микрофона MEMS измеряется [20], чтобы увидеть, в каком направлении и под какими углами можно было бы разместить микрофон.В этом измерении используется 10 приемников. Смартфон используется для передачи 630 акустических сигналов для проверки приема приемников. Мы видели, что раскрытие углов зависит в основном от направления микрофонов и порога обнаружения приемника. Когда смартфон помещается в направлении приемника к микрофону, достигается более высокое обнаружение сигнала. Когда смартфон помещается к задней стороне приемников, скорость обнаружения сигналов уменьшается.Мы заметили, что порог обнаружения микрофонов достигает более высоких результатов, когда смартфон расположен в диапазоне углов 180 ° перед приемниками. Рисунок 2. Частотная характеристика электретных и MEMS-микрофонов в диапазоне от 500 Гц до 25 кГц (адаптировано из Hoppe [19], с разрешения © 2012 University of Freiburg). Рисунок 2. Частотная характеристика электретных и MEMS-микрофонов в диапазоне от 500 Гц до 25 кГц (адаптировано из Hoppe [19], с разрешения © 2012 University of Freiburg).2.2. Полосовой фильтр
Пассивный полосовой фильтр напрямую подключен к выходу микрофона. В приемнике считается, что расстояние до пробуждения увеличивается, а шум сводится к минимуму. Назначение этого фильтра — максимально снизить шум перед первым каскадом усиления. Первоначально мы смоделировали несколько схем, которые включают фильтры верхних и нижних частот и полосовые фильтры, чтобы получить возможную верхнюю и нижнюю частоту среза от 1 кГц до 20 кГц. Поскольку для большинства моделей смоделированных схем фильтров требуется индуктивность до 63 мГн, мы выбрали этот вариант, поскольку индукция доступна не для всех значений.К тому же особая индукция стоит недешево. Более высокое значение индукции также требует больше места в цепи. Поэтому мы выбрали значение, которое учитывает требования доступности, стоимости и площади. Для фильтрации сигналов выбираются LC-фильтр и LC-полусекционный фильтр. Чтобы избежать длительного межсоединения, фильтр размещают рядом с выходом микрофона, как показано на рисунке 3. Таким образом, мы минимизируем шумовые помехи перед каскадами усилителя. Микрофоны имеют режим избирательного приема, который работает как дополнительный фильтр к LC-фильтру.Поскольку невозможно улучшить расстояние до пробуждения за счет включения вторичного LC-фильтра, мы предполагаем, что достаточно одного LC-фильтра и фильтрующего эффекта микрофона. Таким образом, увеличение отношения сигнал / шум (SNR) увеличит расстояние пробуждения, поскольку максимально достижимый диапазон пробуждения зависит от амплитуды сигнала.Рисунок 3. Прототип платы приемника будильника.
Рисунок 3. Прототип платы приемника будильника.
2.3. Усилители
Больших расстояний до пробуждения можно добиться за счет увеличения усиления сигналов. Текущая схема содержит два каскада усиления. Однако может быть достигнуто только усиление в 400 раз, поскольку маломощный операционный усилитель (MIC861 [21]) имеет полосу усиления 400 кГц. Акустический сигнал работает на частоте 20 кГц; можно достичь только максимального коэффициента усиления 20 на шаг. Усиление сигнала упрощает обнаружение сигнала микросхемой пробуждения.Полный прототип приемника пробуждения можно увидеть на рис. 3.3. Передатчик сигнала пробуждения
Развитие смартфонов за последние несколько лет расширилось за счет включения нескольких технологий, таких как WiFi и Bluetooth, и даже может функционировать как полноценная аудиосистема. Мы можем использовать эти технологии в качестве пульта дистанционного управления для генерации сигналов пробуждения. Однако большинство чипсетов WiFi и Bluetooth в смартфонах имеют физический уровень и уровень передачи данных, интегрированный в оборудование.Было бы очень сложно манипулировать стандартным протоколом для генерации настраиваемых радиосигналов, которые требуются для пробуждения приемников. Напротив, можно добиться генерации настраиваемых аудиосигналов, поскольку нет ограничений протокола и ограничений на звук. Кроме того, программирование пользовательских форм звуковых волн очень просто с использованием интерфейса прикладного программирования (API) в операционной системе смартфонов. Кроме того, потребляемая мощность приемника с чипом WiFi выше, чем у приемника с микрофоном.Одна из основных проблем акустического пробуждающего приемника заключается в том, при каком сигнале приемник может работать с минимальными шумовыми помехами для обнаружения действительного пробуждающего сигнала.
3.1. Частоты звука
Общеизвестно, что диапазон человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 кГц, и он лучше всего на частотах, на которых происходит большая часть речи, то есть около 0,5–6 кГц. Когда мы выходим из этих частотных диапазонов, способность слышать снижается. Порог слышимости человека увеличивается на высоких частотах [22].Абсолютный порог слышимости определяет минимальный уровень звукового давления, который должен иметь чистый тон, чтобы его могли распознать люди. Обычно уровни давления отображаются как функция частоты. Слышимость звукового сигнала зависит от его частоты, звукового давления и индивидуальных свойств слуха [23,24]. Звуковое давление смартфона зависит от расстояния до смартфона и от АЧХ динамика. Hoppe et al. [25] утверждает, что звук с частотой 18 кГц, издаваемый обычным коммерческим смартфоном, может быть услышан 0.13% людей на расстоянии 5 м. Более высокие частоты, чем 18 кГц, не могут быть услышаны людьми, даже если звук генерируется с более коротких расстояний. Чтобы выбрать правильную рабочую частоту для генерации сигнала пробуждения, динамик нескольких смартфонов характеризуется аспектом нормализованной амплитуды против частоты [19]. Результаты можно увидеть на рисунке 4. Мы видели, что сигналы снижаются после частоты 6 кГц, а рост амплитуды сигналов наблюдается около 16 кГц, независимо от типа смартфона.Однако частота 16 кГц встречается в диапазоне человеческого слуха. Передача акустических сигналов пробуждения на этой частоте приведет к возникновению шума, который может повлиять на человеческий слух. Поэтому мы предпочитаем использовать частоту, которая, с одной стороны, по-прежнему обеспечивает хорошую амплитуду в динамике смартфона, но, с другой стороны, не может быть услышана людьми. Кроме того, более высокие частоты менее восприимчивы к шуму окружающей среды, как и более низкие частоты. Поэтому мы выбрали 20 кГц в качестве рабочей частоты нашего сигнала пробуждения. Рисунок 4. Нормализованная амплитуда в дБ относительно частоты для синусового тона с различными динамиками смартфонов (адаптировано из Hoppe [19], с разрешения © 2012 University of Freiburg). Рисунок 4. Нормализованная амплитуда в дБ относительно частоты для синусового тона с различными динамиками смартфонов (адаптировано из Hoppe [19], с разрешения © 2012 University of Freiburg).3.2. Акустический сигнал пробуждения
Сгенерированный сигнал пробуждения имеет особую структуру для того, чтобы быть обнаруженным чипом пробуждения, аналогично радиочастотным сигналам пробуждения из работы, представленной в [7], где используется амплитудная манипуляция. закодировать адрес.Акустический сигнал пробуждения работает на частоте 20 кГц, а длина сигнала составляет 27 мс. Акустический сигнал пробуждения можно увидеть на рисунке 5. Он состоит из трех различных частей: первая часть — это пакет несущей, который генерируется в течение 4,5 мс; вторая часть представляет собой преамбулу, состоящую из двоичного числа 10101010, где один бит передается в течение 18 периодов с частотой 20 кГц; последняя часть — это закодированный 16-битный адрес, а на рисунке 5 адрес представлен шестнадцатеричным числом (0x6655).Адресные приемники пробуждения имеют то преимущество, что они реагируют только при обнаружении совпадающего адреса. Благодаря этому в доме можно установить несколько приемников пробуждения для раздельного управления устройствами по мере необходимости.Рисунок 5. Акустический сигнал пробуждения.
Рисунок 5. Акустический сигнал пробуждения.
Оптимизация сигнала пробуждения необходима для работы приемника. Акустический сигнал пробуждения генерируется в виде пакета, за которым следует несколько фаз включения / выключения.Жесткое переключение между фазами включения и выключения усилителя генерирует синусоидальные импульсы и импульсы Дирака на выходе усилителя, что приводит к генерации нежелательных частотных составляющих. Они отчетливо слышны через громкоговоритель и считаются шумом и звуковыми сигналами, влияющими на сигнал; таким образом, они нежелательны. Поэтому мы оптимизировали генерируемый в смартфоне сигнал, применив полосовой фильтр, который нормализует сигнал до 0 дБ, чтобы избежать любого шума, который может возникнуть в результате увеличения громкости смартфона до максимального уровня.На рисунке 6 показан участок сигнала пробуждения, где верхняя часть рисунка представляет собой неоптимизированный участок сигнала, а нижняя часть рассматривается после оптимизации. В конце концов, оптимизированный акустический сигнал не слышен для людей.Рисунок 6. Верхняя часть представляет собой участок неоптимизированного акустического сигнала будильника. Применяя полосовой фильтр, будет сгенерирован оптимизированный акустический пробуждающий сигнал, аналогичный нижней части.
Рисунок 6. Верхняя часть представляет собой участок неоптимизированного акустического сигнала будильника. Применяя полосовой фильтр, будет сгенерирован оптимизированный акустический пробуждающий сигнал, аналогичный нижней части.
Кроме того, мы оптимизировали процесс передачи сигнала в аудиодинамике смартфона. До и после передачи сигнала пробуждения мы вставили период паузы в 10 мс, чтобы избежать шума, который может возникнуть при работе со смартфоном. Поэтому усилитель и динамики не должны сразу же работать на частоте 20 кГц после подачи команды на смартфоне, что поможет устранить любой возможный шум.Сигнал можно непрерывно воспроизводить в смартфоне, чтобы обеспечить надежность, при которой сигнал пробуждения правильно принимается предполагаемым приемником пробуждения.
4. Результаты и обсуждение
4.1. Потребляемый ток
Основным компонентом акустического приемника пробуждения является микросхема пробуждения. Он потребляет всего 2,7 мкА. Хотя схема пробуждения, которая рассматривается в этой работе, является пассивной, микрофон является активным компонентом MEMS, где обычное потребление тока усилителем измеряется с помощью мультиметра Fluke 87 III True RMS [26] и составляет 140 мкА.Чтобы снизить энергопотребление приемника, источник питания микрофона следует включать и выключать в рабочем цикле, аналогичном показанному на рисунке 7. В [ 27]. Рабочий цикл контролируется внутренним таймером микроконтроллера. Это приводит к потреблению тока 15 мкА в фазе сна. Однако сигнал пробуждения можно обнаружить только в активной фазе микрофона.Поэтому мы оптимизировали активную фазу рабочего цикла, чтобы сигнал пробуждения мог передаваться в течение 60 мс. Необходимо поддерживать определенный шаблон, чтобы микросхема пробуждения обнаружила сигнал в течение указанного периода.Рисунок 7. Схематическое изображение реализованного рабочего цикла.
Рисунок 7. Схематическое изображение реализованного рабочего цикла.
4.2. Расстояние до пробуждения
Расстояние до пробуждения является важным фактором при характеристике функциональности приемника пробуждения, поскольку это расстояние определяет рабочий диапазон приемника пробуждения.На рисунке 8 показана схема измерения расстояний до пробуждения. Измерения проводились вне помещения в свободном поле, а также в закрытом здании. Передатчик и приемник были прикреплены к столбам высотой h = 1,2 м от земли. Динамик телефона был направлен в сторону приемника для достижения максимального порога обнаружения. В помещении приемники были размещены в коридоре длиной 13 м, шириной 2 м и высотой 4 м. Стены коридора облицованы гипсом, а потолок и пол — бетоном.Рисунок 8. Измерительная установка для определения расстояния до пробуждения.
Рисунок 8. Измерительная установка для определения расстояний до пробуждения.
В наших измерениях мы использовали два смартфона, iPhone 4S и Samsung Galaxy S4, чтобы проверить возможное расстояние и надежность приемников пробуждения. Основное различие, которое может повлиять на расстояние, — это разные типы динамиков в обоих смартфонах. Помимо динамиков, расстояние зависит от звукового давления p сигнала, которое можно записать в соответствии со следующим уравнением: где A — амплитуда, f — частота, t — время, λ — длина волны сигнала, а d — расстояние между отправителем и получателем.Из уравнения (1) видно, что амплитуда звукового давления обратно пропорциональна расстоянию до источника звука. С каждого смартфона мы отправили 50 сигналов пробуждения на приемник в каждой точке измерения. Из-за разной доступности смартфонов используются разные точки измерения. Процент принятых сигналов на каждом расстоянии можно увидеть на Рисунке 9. Как правило, среднее расстояние между пользователем и бытовой техникой составляет около 5 м, чтобы пользователь мог управлять любым устройством.Из рисунка видно, что требуемое расстояние покрытия 5 м было достигнуто с вероятностью успеха более 70% как для iPhone, так и для Samsung Galaxy. Мы достигли расстояния 12 м с 18% успехом в помещении с помощью смартфона Samsung. На улице мы достигли дистанции пробуждения в диапазоне 30 м с вероятностью успеха более 40% для Samsung и дистанции 12 м с вероятностью успеха 40% в случае iPhone. Из-за отражений от земли на рисунке видна рябь.Кроме того, отражение от стен и потолка в помещении снижает эффективность обнаружения достоверных сигналов. Таким образом, наружные измерения дают лучшие результаты.Рисунок 9. Пробуждение сигнализирует об успешном приеме для Samsung Galaxy и iPhone.
Рисунок 9. Пробуждение сигнализирует об успешном приеме для Samsung Galaxy и iPhone.
4.3. Время работы
Наш приемник пробуждения может работать без питания от сети.Для проверки времени его работы мы использовали обычную батарейку типа «таблетка» емкостью 950 мАч. В таблице 1 представлены данные, которые используются для расчета времени работы. Потребление тока приемником пробуждения измеряется в активной фазе и фазе сна.Таблица 1. Параметры, используемые для расчета срока службы приемника будильника.
| Символ | Параметр | Значение |
|---|---|---|
| Qbat | Емкость аккумулятора | 950 мАч |
| Iactive | Ток в активной фазе | 140 мкА 03 | 15 мкА |
| Tactive | Время в активных фазах | 60 мс / 250 мс / 500 мс / всегда |
Toperation = Qbat · TintTactive · Iactive + Tsleep · ISleep
(4)
Время работы приемника пробуждения зависит от временного интервала, где чем больше установлен интервал, тем дольше доминирует фаза сна. Поэтому мы рассчитали время работы для четырех различных активных фаз, чтобы увидеть влияние активной фазы на долговечность батареи приемника.Чем длиннее активная фаза, тем больше энергии потребляет приемник. Если мы не выключаем приемник и микрофон всегда активен, то приемник проработает 283 дня. При настройке приемника на более длительные интервалы времени это означает, что пользователю придется дольше ждать, чтобы включить устройство, подключенное к приемнику. Среднее время ожидания 5 с — это разумное время, в течение которого приемник может проработать 1439, 1863 и 2399 дней, когда Tactive составляет 500, 250 и 60 мс соответственно.Результат различных временных интервалов можно увидеть на рисунке 10. Мы можем увеличить время работы приемника, когда устройства, подключенные к приемнику, не требуют быстрого времени отклика, где мы можем увеличить время интервала. Если мы рассмотрим текущие требования BLE [28], где также используется рабочий цикл, то потребление тока при активации трансивера BLE составляет 14,7 мА, а BLE потребляет 1 мкА в глубоком сне. Хотя скорость передачи данных BLE выше, чем у акустических аудиосигналов, создание настраиваемых сигналов пробуждения с использованием BLE затруднено из-за ограничений, накладываемых уровнями BLE.Кроме того, в старых телефонах нет встроенного чипа BLE. Следовательно, использовать акустические волны для генерации сигналов пробуждения проще, поскольку нет ограничений протокола на звук.Рисунок 10. Расчет времени работы будильника на разных активных фазах.
Рисунок 10. Расчет времени работы будильника на разных активных фазах.
5. Выводы
В этой работе мы представили 16-битный адресный акустический приемник пробуждения, который можно использовать для управления домашними устройствами путем включения и выключения их от основного источника питания.В этом процессе мы отключаем устройства, когда они не используются, чтобы уменьшить потери мощности при непрерывной работе в режиме ожидания. Приемник состоит из стандартных компонентов, таких как микрофон MEMS, который используется для преобразования акустических волн в электрические напряжения. Кроме того, активизирующий приемник включает в себя фильтр и усилители для уменьшения шума и усиления сигналов для лучшего обнаружения. Используется подход рабочего цикла, который управляется микроконтроллером. В активной фазе микрофон MEMS включен для приема акустических сигналов.Микросхема пробуждения обнаруживает сигнал с действительным адресом на частоте 20 кГц и переводит приемник из спящего режима в активный режим для включения и выключения бытовой техники при обнаружении сигналов. В активной фазе приемнику требуется 140 мкА, тогда как приемнику требуется 15 мкА в фазе сна. Установка позволяет человеку, у которого есть смартфон, разбудить приемники в окрестностях. Дистанция пробуждения 30 м достигается на открытом воздухе, тогда как дистанция пробуждения 12 м достигается в помещении.
Благодарности
Эта работа частично поддержана Немецким исследовательским фондом (Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)) в рамках исследовательской учебной группы 1103 (Встроенные микросистемы).
Вклад авторов
Авторы внесли равный вклад в эту работу. Амир Банноура и Фабиан Хёфлингер спроектировали, разработали и протестировали функциональность приемника будильника. Омар Горгиес предоставил информацию и рекомендации по аппаратному обеспечению и электронным компонентам. Джоан Албеса и Герд Ульрих Гамм помогли в разработке различных измерений и экспериментальных сценариев. Леонард Рейндл инициировал это исследование и дал совет о том, как преобразовать спроектированный РЧ-активизирующий приемник в акустический возбуждающий приемник.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ссылки
- Мейер, А. Ожидание: Где мы сейчас? В материалах летнего исследования ECEEE 2005: Что работает и кто выполняет? Европейский совет по энергоэффективной экономике, Манделье, Франция, 30 мая — 4 июня 2005 г .; С. 2847–2854.
- Auftrag Gegeben hat die Untersuchung der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE). MehrStromverbrauch Durch Stand-by-Modus als im Betrieb; VDE: Берлин, Германия, 2008 г.[Google Scholar]
- Gomes, C .; Oller, J .; Параделлс, Дж. Обзор и оценка технологии Bluetooth с низким энергопотреблением: новая технология беспроводной связи с низким энергопотреблением. Датчики 2012 , 12, 11734–11753. [Google Scholar] [CrossRef]
- Gu, L .; Станкович, Дж. Пробуждение по радио для беспроводных сенсорных сетей. RealTime Syst. 2005 , 29, 157–182. [Google Scholar] [CrossRef]
- Yoon, D.-Y .; Jeong, C.-J .; Картрайт, Дж .; Kang, H.-Y .; Han, S.-K .; Kim, N.-S .; Ха, Д.-С .; Ли, С.-ГРАММ. Новый подход к системе приемников с низким энергопотреблением и малой задержкой для беспроводных сенсорных узлов. IEEE J. Твердотельные схемы 2012 , 47, 2405–2419. [Google Scholar] [CrossRef]
- Le-Huy, P .; Рой, С. Радио пробуждения с низким энергопотреблением для беспроводных сенсорных сетей. Моб. Netw. Прил. 2010 , 15, 226–236. [Google Scholar] [CrossRef]
- Gamm, G .; Kostic, M .; Sippel, M .; Рейндл, Л.М. Узел датчиков с низким энергопотреблением и возможностью активизации по запросу. Int. J. Sens. Netw. 2012 , 11, 48–56. [Google Scholar] [CrossRef]
- Oller, J .; Демиркол, И .; Casademont, J .; Paradells, J .; Gamm, G.U .; Рейндл, Л. Оценка производительности и сравнительный анализ систем пробуждения с модуляцией поднесущей для энергосберегающих беспроводных сенсорных сетей. Датчики. 2014 , 14, 22–51. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed] [Зеленая версия]
- Gyouho, K .; Yoonmyung, L .; Suyoung, B .; Inhee, L .; Yejoong, K .; Сильвестр, Д .; Blaauw, D. Резервный оптический пробуждающий приемник мощностью 695 пВт для беспроводных сенсорных узлов.В материалах конференции IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), Сан-Хосе, Калифорния, США, 9–12 сентября 2012 г .; С. 1–4.
- Goldberg, D .; Pouliquen, P .; Андреу, А .; Загадка, L .; Julian, P .; Росаско, Р. Детектор пробуждения для сенсорной сети акустического наблюдения: алгоритм и реализация СБИС. В Трудах Третьего Международного симпозиума по обработке информации в сенсорных сетях, Беркли, Калифорния, США, 26–27 апреля 2004 г .; С. 134–141.
- Yadav, K .; Kymissis, I .; Кинджет, П.Приемник пробуждения 4,4 мкВт с использованием ультразвука. IEEE J. Data Solid-State Circuits 2013 , 48, 649–660. [Google Scholar] [CrossRef]
- Lattanzi, E .; Дромедари, М .; Фрески, В .; Bogliolo, A. Дополнительный ультразвуковой триггер пробуждения с возможностью адресации для беспроводных сенсорных узлов. Сенсорная сеть ISRN. 2013 . [Google Scholar] [CrossRef]
- Bogliolo, A .; Фрески, В .; Lattanzi, E .; Murphy, A.L .; Раза, У. На пути к истинной энергетически устойчивой WSN: тематическое исследование со сбором данных на основе прогнозов и приемником пробуждения.В материалах Международного симпозиума IEEE по встраиваемым промышленным системам (SIES), Пиза, Италия, 19–21 июня 2014 г .; С. 21–28.
- Biswas, R .; Трун, С. Распределенный подход к пассивной локализации для сенсорных сетей. В материалах Национальной конференции по искусственному интеллекту, Питтсбург, Пенсильвания, США, 9–13 июля 2005 г .; Том 20, с. 1248. ,
- Simon, N .; Bordoy, J .; Höflinger, F .; Wendeberg, J .; Шинк, М .; Tannhauser, R .; Reindl, L .; Schindelhauer, C. Система локализации в помещении для аварийно-спасательных служб с помощью радиоприемников со сверхмалым энергопотреблением.В трудах Международной конференции IEEE по контрольно-измерительной технике (I2MTC), Пиза, Италия, 11–14 мая 2015 г .; С. 309–314.
- Bryger, B .; Еручимович, Б .; Даган Н. Мобильные ультразвуковые приемники в режиме ожидания. Патент США № 20130114380, 9 мая 2013 г. [Google Scholar]
- Höflinger, F .; Gamm, G.U .; Albesa, J .; Рейндл, Л.М. Пульт дистанционного управления смартфоном для приложений домашней автоматизации на основе акустических приемников пробуждения. В трудах Международной конференции по измерительным приборам и технологиям IEEE (I2MTC), Монтевидео, Уругвай, 12–15 мая 2014 г .; стр.1580–1583.
- Austria Microsystems. Технические характеристики микросхем НЧ-детектора AS3932 / AS3933. Доступно в Интернете: http://www.ams.com/eng/acceptpolicy/information/66224/570460/AS3933_Datasheet_EN_v2.pdf (по состоянию на 20 октября 2015 г.).
- Hoppe, J. Indoor-Lokalisierung von Smartphones Mittels Schall. Магистерская работа, Фрайбургский университет, Фрайбург-им-Брайсгау, Германия, 28 августа 2012 г. [Google Scholar]
- Ens, A .; Höflinger, F .; Wendeberg, J .; Hoppe, J .; Zhang, R .; Bannoura, A .; Рейндл, Л.; Шиндельхауэр, К. Акустическая самокалибрующаяся система для слежения за домашними смартфонами. Int. J. Navig. Обс. 2015 . [Google Scholar] [CrossRef]
- MICREL. MIC861. Операционный усилитель со сверхнизким энергопотреблением Teeny ™. Доступно в Интернете: http://www.micrel.com/_PDF/mic861.pdf (по состоянию на 20 октября 2015 г.).
- Plack, C.J. The Sense of Hearing; Lawrence Erlbaum Associates Publishers: Hillsdale, NJ, USA, 2005. [Google Scholar]
- Höflinger, F .; Zhang, R .; Hoppe, J .; Bannoura, A .; Рейндл, Л.; Wendeberg, J .; Бюрер, М .; Шиндельхауэр, К. Акустическая самокалибрующаяся система для отслеживания смартфонов в помещении (ASSIST). В материалах Международной конференции по внутреннему позиционированию и внутренней навигации (IPIN), Сидней, Австралия, 13–15 ноября 2012 г .; С. 1–9.
- Sakamoto, M .; Sugasawa, M .; Kaga, K .; Камио Т. Средние пороги в диапазоне от 8 до 20 кГц в зависимости от возраста; Скандинавская аудиология, Informa UK Ltd .: Эссекс, Великобритания, 1998; Том 27, стр. 189–192. [Google Scholar]
- Хоппе, Дж.; Höflinger, F .; Рейндл, Л. Акустические приемники для локализации домашнего смартфона. В материалах Международной конференции по внутреннему позиционированию и навигации в помещениях (IPIN) 2012 г., Сидней, Австралия, 13–15 ноября 2012 г .; С. 1–10.
- FLUKE. Мультиметры 80 серии III. Доступно в Интернете: http://assets.fluke.com/manuals/8xiii___sieng0200.pdf (по состоянию на 20 октября 2015 г.).
- Anastasi, G .; Conti, M .; ди Франческо, М .; Пассарелла, А. Энергосбережение в беспроводных сенсорных сетях: обзор.J. Ad Hoc Netw. 2009 , 7, 537–568. [Google Scholar] [CrossRef]
- Texas Instruments. Запатентованная система на кристалле Bluetooth ™ с низким энергопотреблением 2,4 ГГц. Доступно в Интернете: http://www.ti.com/lit/gpn/cc2541 (по состоянию на 20 октября 2015 г.).
© 2016 Авторы; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons by Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 /).
|
Автоматическая регулировка. Если в этот момент в микрофон слышен звук и имеет соответствующую частоту (100-200 гц.) на выходе усилителя. каскад (34) через трансформатор связи (2) подается на два канала. Если сигнал пускового уровня, он выпрямляется выпрямителем (19), пропускается через схему с запаздыванием на сетку пентода (36).Результирующий при увеличении тока пластины (36) сработает реле R1. Срабатывание R1 замыкает контакты r1a и r1b. Замыкание r1a соединяет пластину (35) с 96 вольт через резистор 100 кОм (28). Этот ток не работают R2, но предназначен для замены сигнала блокировки ток, который к этому времени обычно был бы рассеян. Закрытие r1b позволяет 15-вольтовой батарее питать двигатель (7), его магнитный тормоз (Br) и рабочая катушка реле (S), лоток n2a.Замыкание s1 создает поддерживающую цепь для мотор через r1b. Открытие s2 ломает провод детонатора к аккумуляторной батарее. Закрытие s3 соединяет цепь задержки во входной цепи с запальной трубкой. Таким образом, мотор имеет потенциометр (8) до тех пор, пока цепь к мотор обслуживается. Изменение сопротивления потенциометра варьируется сеточный потенциал сеток пентодов (34) и (36). Когда тарелка ток (36) снижается ниже точки поддержания R1, r1b, разрывает цепь двигателя и тормозную катушку немедленно останавливает его.Система способна компенсировать начальный уровень звука 150 мВ. или менее. |
|
Кулачковое переключение. Как только двигатель запускается, все переключатели «n» переключаемый, рисунок 205. |
|
n1a подключает 15-вольтовую батарею к катушке нагревателя реле тепловой задержки Т. |
|
н1б активирует цепь перезапуска двигателя, которая срабатывает при срабатывании f1. |
|
n1c подключает потенциометр к стороне (+) 96-вольтовой батареи, таким образом вызывая разряд батареи только тогда, когда устройство находится под напряжением до акустического срабатывания. |
|
n2a активирует цепь стрельбы, но, поскольку во время этого процесса s2 разомкнута, мина не может стрелять. |
|
н2б выключает выключатель II блока M 1. |
|
Стрельба. Если после регулировки уровень звука повысится так, что ток пластины (36) достигает рабочей точки R1, R1 работает, замыкая r1b и поскольку n2a, s2 и r2 замкнуты, 15-вольтовая батарея запускает детонатор Z, рисунок 205. |
|
Фигура 205 Блок MA 2 / MA 3 Контур |
(PDF) Контроль силовых выключателей с помощью виброакустических методов
H.Balan et al. / Достижения в области науки, технологий и инженерных систем Journal Vol. 2, No. 3, 1771-1776 (2017)
www.astesj.com 1772
Для правильной работы силовые выключатели среднего и высокого напряжения
периодически переключаются из энергосистем, чтобы они были представлены в измерения и функциональные испытания [1].
Основные компоненты выключателей представляют собой их так называемую «активную часть»
и играют роль для поддержания и отключения тока в электрических установках
, в которых они вводятся в эксплуатацию.К этим
относятся:
• камера пожаротушения (камера прерывания),
• вспомогательное оборудование,
• оборудование электроизоляции (изолирующая колонна, воздух,
масло, вакуум, SF6 и т. Д.).
Управляющий и вспомогательный элемент имеют роль передавать
команду коммутации (подключение / отключение) к выключателю
. В эту категорию входят:
• цепи включения / отключения,
• вспомогательные коммутирующие устройства,
• контакторы,
• реле,
• термостаты,
• устройство контроля плотности SF6,
• предохранители,
• блокирующие устройства и др.
Приводной механизм представляет собой компонент, который
обеспечивает механическую энергию, необходимую для перемещения контактов. Он
состоит из:
• передаточного механизма,
• аккумулятора энергии,
• элементов управления (неэлектрических),
• устройств управления,
• элементов сброса,
• компрессоры,
• насосы и др.
Наиболее часто используемые типы приводных механизмов:
• устройства, аккумулирующие энергию в пружинах
• устройства с гидроприводом
• устройства с олеопневматическим приводом [2]
3.Акустические колебания выключателей
Цель измерения вибраций силового выключателя — сделать
возможным для диагностики его рабочего состояния без проведения
каких-либо традиционных тестов. Для правильной обработки и получения реального результата сигнал вибрации
регистрируется во время процесса подключения / отключения
и сравнивается с опорным сигналом того же типа.
Опорным сигналом должна быть известная предыдущая регистрация
, соответствующая правильной работе выключателя.Дело в
, что при выполнении отпечатков пальцев вибрации можно обнаружить
несовершенства контакта, механические неисправности или любые другие неисправности
, которые очевидны в модификации сигнатуры вибрации прерывателя
.
Некоторые практические аспекты экспериментов [3] должны быть рассмотрены
, например, как перенапряжение в системе регистрации данных. В
, чтобы предотвратить отказ системы регистрации, должна быть установлена система защиты от перенапряжения
, а акселерометр
должен быть изолирован относительно земли.
Для выключателя, который ранее был протестирован на наличие вибрационного сигнала
во время его длительной работы, временные ошибки
можно сравнить с точки зрения времени коммутации. Преимущество
анализа динамической деформации времени (DTW) состоит в том, что временная ошибка составляет
, относящуюся к определенному моменту маневра [4]. Традиционные измерения времени коммутации
в соответствии с существующими стандартами
предоставляют подробную информацию об общем времени коммутации, но
не дает информации о моменте и области изменения
маневра из-за ошибки времени.
При измерении сигналов вибрации, определяемых движением рабочего механизма
, можно обнаружить несколько
скрытых и серьезных неисправностей выключателей, даже если они были протестированы с использованием традиционных методов
и были учтены в a
надлежащее функциональное состояние.
Измерение тока, потребляемого работающей катушкой индуктивности
, не может быть заменено анализом DTW. Однако, если акселерометр
расположен рядом с индуктором, можно зарегистрировать вибрации
, когда на индуктор подано напряжение.
Когда импульс записывается с более высокой частотой дискретизации
, в данном случае более 500 кГц, можно оценить длительность импульса
. См. Рис. 1, на котором длительность импульса
составляет 2 мкс (где x представляет измеренное значение, красная линия
представляет эволюцию сигнала, а пунктирная линия представляет ширину импульса
).
Рисунок 1. Импульс, зарегистрированный с частотой дискретизации 500 кГц [5]
В случае таких импульсов очень сложно указать неисправность
или неисправность, потому что при измерении с помощью акселерометров
измерения может подвергаться воздействию высокого напряжения
импульсов, захваченных кабелями, соединяющими пьезоэлектрические датчики и
Подавление помех импульсного источника питания
Флориан Хаас, директор по маркетингу TRACO Power Group, Марк Шоппель, инженер по применению и техническим продажам, Traco Electronic GmbH, Аксель Шютц, инженер по техническим продажам, Traco Electronic GmbH
Когда мы садимся в машину, мы слышим шум двигателя совершенно нормально.Ведь в моторном отсеке находится машина с движущимися частями внутри. Некоторые даже сочли бы этот шум очень приятным. Фактически, у производителей автомобилей и другой продукции есть целые исследовательские отделы, посвященные созданию и созданию приятного звука.
Иная ситуация с импульсными источниками питания (ИИП). Такие шумы, как жужжание или нытье, можно даже интерпретировать как предупреждающий сигнал. Хотя блоки питания состоят из большого количества электронных компонентов, во время их работы ничто не должно двигаться.Значит, шума быть не должно?
Наиболее частой причиной мешающего шума от источников питания переменного тока обычно является низкочастотный фон 100 или 120 Гц. По мере того, как блоки питания менялись с точки зрения их сложности и структуры, диапазон излучаемых ими звуковых волн также изменился. Однако большинство слышимых шумов не должны вызывать беспокойства.
Восприятие и эффект
Люди могут слышать звуковые волны в диапазоне частот от 16 Гц до примерно 20 кГц (Рисунок 1).Но вызывает ли звук отвлечение или раздражение, зависит также от восприятия этого звука в среде, где он генерируется.
Рисунок 1: Диапазон частот человеческого уха. (Источник изображения: TRACO)
Промышленный блок питания, создающий слышимый шум, вероятно, не представляет реальной проблемы для людей, поскольку большинство людей, находящихся поблизости, будут воспринимать его в контексте других фоновых шумов как нормальную часть работы на фабрике.Другие шумы, благодаря своей частоте и громкости, также могут маскировать частоты, генерируемые источником питания, эффект, изучаемый в психоакустике и используемый при сжатии звука в MP3. Такие расходные материалы также обычно встраиваются в панели управления с закрытыми дверцами, что также помогает подавить любой слышимый шум, который может быть произведен.
В другой среде, например в офисе, реакция на шум источника питания будет значительно отличаться. Нюхание или жужжание электрического устройства, скорее всего, будут восприниматься как неприятные и даже могут вызвать опасения по поводу его безопасности.
Причины и предыстория
Магнитные поля
Если проводник с током находится в магнитном поле, на него обычно действует сила. Эффект этой силы максимален, когда направления тока и магнитного поля образуют угол 90 °. В таких случаях сила удара перпендикулярна потоку тока и направлению магнитного поля. Три пальца правой руки можно использовать для определения направления этой силы, используя правило правой руки Флеминга (рис. 2).
Рис. 2: Линейка для правой / левой руки. (Источник изображения: TRACO)
В случае трансформаторов и некоторых катушек индуктивности железный сердечник также может страдать от эффекта, известного как магнитострикция, эффект, впервые обнаруженный Джеймсом Джоулем в 1842 году. Он заставляет ферромагнитные материалы изменять форму или размер в процессе намагничивания, возникающего в результате ток, протекающий через проводник компонента. Эти крошечные изменения объема материала не только приводят к нагреву от трения, но и создают слышимый шум.
В трансформаторахчасто используется сталь Fe-Si (известная как кремнистая сталь) с различным содержанием кремния, что помогает увеличить удельное электрическое сопротивление железа. 6% кремнистая сталь обеспечивает оптимальный уровень снижения магнитострикции, но ее следует продавать против повышенной хрупкости.
Пьезоэффект
Другая причина шума — пьезоэффект. Слово «пьезо» происходит от греческого слова «давление». В 1880 году Жак и Пьер Кюри обнаружили, что давление в различных кристаллах, таких как кварц, генерирует электрический заряд.Они назвали это явление «пьезоэффектом» (рис. 3). Позже они заметили, что электрические поля могут деформировать пьезоэлектрические материалы. Этот эффект известен как «обратный пьезоэффект».
Рис. 3: Пьезоэффект, продемонстрированный в таких материалах, как кварц. (Источник изображения: TRACO)
Обратный пьезоэлектрический эффект вызывает изменение длины этих материалов при приложении электрического напряжения. Этот эффект исполнительного механизма преобразует электрическую энергию в механическую.Изменения напряжения также изменяют геометрическую массу керамических конденсаторов, в результате чего они действуют как крошечные динамики, излучающие волны давления в непосредственной близости.
Коммутационные топологии и петли обратной связи
Стремление к еще более эффективному преобразованию энергии означает, что коммутационные топологии интегрируются даже в самые простые источники питания. Первичная частота переключения, выбранная в таких конструкциях, часто выбирается так, чтобы она превышала предел человеческого восприятия (> 20 кГц).Однако в коммутационных решениях, которые полагаются на изменение их частоты коммутации для адаптации к изменению нагрузки и входного напряжения, она может упасть в слышимый диапазон, чтобы поддерживать оптимальную эффективность преобразования.
В решениях с фиксированной частотой такие функции, как пропуск цикла или работа в пакетном режиме, могут привести к тому, что шаблон переключения попадет в слышимый диапазон, несмотря на то, что сама частота переключения находится выше 20 кГц. Если в решении отображаются регулярные коммутационные импульсы, прерывистые периодами из двух или более пропущенных импульсов, это может указывать на проблемы со схемой обратной связи (рисунок 4).Здесь стоит рассмотреть компоненты цепи обратной связи и рабочую область любых оптопар.
Рис. 4. Проблемы в цепи обратной связи могут привести к нерегулярным безимпульсным периодам (нижний график) в схемах переключения с фиксированной частотой. (Источник изображения: TRACO)
Определение и устранение проблем со слышимым шумом
Поскольку SMPS становятся все более компактными благодаря стремлению к все более высокой плотности мощности, может быть сложно даже определить, какой именно компонент является источником слышимого шума.Предполагая, что конструкция работает правильно с электрической точки зрения, один из подходов заключается в использовании непроводящего объекта, такого как палочка для еды, для оказания легкого давления на отдельные компоненты на печатной плате во время работы устройства. Изменения или уменьшение шума, особенно среди основных возможных компонентов, таких как керамические или магнитные устройства, могут стать хорошей отправной точкой.
Если под рукой нет безопасного непроводящего зонда, из листа бумаги можно изготовить элементарную трубку для ушей.Свернув в конус, отверстие малого конца может быть направлено на подозрительные компоненты для оценки источников шума.
Керамические конденсаторы, которые подвергаются сильным колебаниям du / dt, часто оказываются слышно шумными и, как правило, обнаруживаются в схемах ограничения и демпфера, а также в выходных каскадах. Чтобы проверить, являются ли они источником шума, их можно заменить конденсаторами с альтернативными диэлектриками, такими как металлическая пленка, или увеличить последовательное сопротивление (рис. 5). Если слышимый шум уменьшится, следует оценить необратимое изменение компонента.
Рис. 5. Конденсатор в демпфирующей цепи можно заменить на металлическую пленку или попробовать более высокое сопротивление. (Источник изображения: TRACO)
Также может помочь замена схем фиксации на использование стабилитронов. Проблемные конденсаторы выходного каскада могут быть заменены на другой диэлектрик или заменены параллельными керамическими конденсаторами эквивалентного номинала, если позволяет пространство.
Если источником шума являются магнитные компоненты, сначала убедитесь, что входное напряжение и выходная нагрузка всегда находятся в пределах указанного диапазона.Увеличение емкости на входе может помочь, если входное напряжение иногда падает слишком низко. Окраска трансформаторов методом погружения, а также катушки индуктивности с покрытием погружением и заливкой — один из подходов к снижению шума. Трансформаторы с длинным сердечником также имеют тенденцию вызывать более громкий резонанс, чем трансформаторы с коротким сердечником. По возможности подумайте о переходе на альтернативный более короткий сердечник, который все еще может вместить необходимое количество обмоток.
Следует иметь в виду, что для всех выделенных возможных подходов повторение проверки и производственных испытаний будет весьма вероятным.
Сводка
Как силовое воздействие токопроводящих проводников в магнитных полях, так и обратный пьезоэффект конденсаторов в первую очередь ответственны за слышимые шумы, издаваемые блоками питания. Несмотря на достижения в области моделирования, слышимый шум обычно становится очевидным только после того, как проект был физически построен, а иногда только после того, как некоторое количество источников питания было подготовлено для предварительного производства.
Хотя большинство слышимых шумов в источниках питания не должно вызывать особых проблем с точки зрения функциональности или безопасности, они могут раздражать и даже восприниматься покупателями как проблема качества.Следуя некоторым из простых советов, представленных здесь, можно быстро идентифицировать компоненты, действующие как источники шума, и, используя предлагаемые подходы, заменить, прикрепить или изменить, чтобы минимизировать или искоренить генерируемые ошибочные звуки.
Заявление об ограничении ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и / или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.
LEHLE
• Высококачественный предусилитель, буфер и усилитель• Дискретный входной каскад класса A
• Динамический диапазон 130 дБ благодаря технологии 30 В
• Выберите один из двух звуковых режимов
• Нейтральный звук студийного качества
• Переключаемое усиление до +18 дБ
• Выберите между буфером и режимом True-Bypass
• Сбалансированный выход может использоваться в качестве блока DI.
LEHLE SUNDAY DRIVER SW II — это компактный высококачественный предусилитель для всех типов электрических и акустических инструментов — предусилитель для электрических и акустических гитар и бас-гитар, не говоря уже о других струнных инструментах ( таких как скрипки, виолончели и контрабасы), чтобы полностью реализовать их музыкальный потенциал.Переключаемая версия дополняет классический LEHLE SUNDAY DRIVER II педальным переключателем с мягким касанием для включения и выключения педали.
Переключатель LEHLE-Switch работает с микроконтроллером и интеллектуальной цепью реле True-Bypass-Relay с активной цепью подавления всплеска, что позволяет переключать LEHLE SUNDAY DRIVER SW II даже быстрее, чем механические переключатели, бесшумно и без износа.
Легкая кнопка в форме гриба, характерная для продуктов LEHLE, установлена в крышке, так что давление на ногу передается косвенно, через пружину.Таким образом, плата электроники не подвергается механическим нагрузкам, что делает LEHLE SUNDAY DRIVER SW II практически неразрушимым и гарантирует годы безотказной работы.
Когда он включен, его схема основана на дискретной схеме класса A с технологией JFET и обеспечивает два режима работы, выбираемых переключателем режимов с позолоченными контактами: «D» означает драйвер: в этом режиме сигнал вашей гитары является усилен, без каких-либо модификаций, на входном сопротивлении гитарного усилителя, эффективно устраняя потери при прохождении через провода и эффекты; сигнал остается сильным и четким, сохраняя полную динамику.Вторая настройка «S» — как в воскресенье — увеличивает входное сопротивление в пять раз, выявляя ранее не слышимые детали и, по мере увеличения усиления, придавая вашей гитаре характерную и безошибочную теплоту, которая и дала этому предусилителю такое название — в результате получается звук. мягкий, как солнечный воскресный полдень.
Даже при максимальной настройке усиления +18 дБ LEHLE SUNDAY DRIVER II всегда остается чистым и абсолютно свободным от фонового шума благодаря общему динамическому диапазону 130 дБ, соответствующему студийным стандартам.Чтобы в полной мере использовать динамику ламповых усилителей, входное напряжение также выпрямляется из гнезда источника питания, затем фильтруется, стабилизируется и преобразуется в 30 В.
Когда выключено, LEHLE SUNDAY DRIVER SW II обеспечивает два различных режима работы: в режиме TB (= True Bypass) вход и выход связаны через реле с нулевыми тональными потерями. Режим True-Bypass — лучший вариант, если у вас небольшая установка с короткими кабелями и когда после LEHLE SUNDAY DRIVER SW II устанавливается высокочастотный усилитель или педаль фузза старой школы.
Если у вас длинные кабели или сложная конфигурация платы эффектов, переключитесь в режим TS (= True Sound), и LEHLE SUNDAY DRIVER SW II будет активен в качестве буфера без какого-либо усиления сигнала.
В этом режиме LEHLE SUNDAY DRIVER SW II работает как драйвер нейтральной линии и работает с входным сопротивлением 5 МОм или 1 МОм — в зависимости от выбранного режима S или D.
Опция обходного режима позволяет легко и аккуратно интегрировать LEHLE SUNDAY DRIVER SW II в любую установку, какой бы сложной она ни была.
И не только по воскресеньям!
Мы позаботимся о вашем сигнале, чтобы вы могли позаботиться о музыке.
Акустическое реле
Вашему вниманию акустическое реле. Эта схема довольно проста даже для новичков, всего с одной микросхемой, одним транзистором, несколькими кондерами, резисторами и двумя реле.
Все началось с того, что у меня на даче висит светильник на стене, и когда поздно вечером поднимаюсь на 2 этаж, в темноте сложно включить светильник, пока он не дойдет: — ).Исходя из этого, мне пришла в голову идея запустить такую штуку, которая включала бы свет во время хлопка, а второй и выключенный хлопок.
Эту схему я придумал для себя и просто состыковал две конструкции в одну. Получилось довольно компактно! И я решил выставить свое творение на свет, точнее там раньше производили эту лампу. Была яркость лампы, а теперь и акустическое реле. Кто-то не понимает, что за лампа видят на иллюстрации:
Принцип работы реле
Начнем с того момента, когда в микрофоне он услышал звуковой сигнал.Микрофон как сенсор преобразовал звук хлопка в Эл. сигнал проходит через конденсатор С1 на входе схемы СОА, которая является предварительным усилителем. Далее усиленный сигнал с микросхемы проходит через конденсатор С6 в каскад, собранный на транзисторе VT1. Он также является усилителем переменного напряжения и усилителем постоянного тока. С коллектора транзистора VT1 сигнал поступает на реле К1, которое включается, но ненадолго, это зависит от длительности звукового сигнала.Этого времени достаточно для того, чтобы контакты реле К1 изолирулись, дали сигнал на срабатывание триггера, срабатывающего на реле К2. При срабатывании триггера реле К2, одни контакты которого включают нагрузку, а другие управляют триггером. Правильная работа триггера достигается подбором резисторов R8 и R9.
Настройка звукового реле
Когда первая лампа хлопка должна загореться, а вторая не горит. Если это при воспламенении хлопка, и сразу после того, как он погаснет, то через резистор R9 и катушку реле K2 протекает ток ниже токового выхода.В этом случае нужно подкрутить переменный резистор R9. Можно заметить, что лампа включается, но не гаснет. Это говорит о том, что через резистор R8 и катушку реле K2 протекает ток выше расцепителя тока, и он удерживает якорь реле. Значит нужно подкрутить резистор R8.
Скачать файл печатной платы в формате LAY
Авторы: Тера (Дмитрий) dmitryter89 [dog] yandex.ru Сергей Раскин; Публикация: www.cxem.net
Автор: АлексейДата создания