Акустические выключатели. Устройство и работа. Применение. Акустический выключатель освещения Схема принципиальная оптико акустический выключатель

В последнее время стали очень популярны светодиодные лампы и различные игрушки, в которых действует принцип “выключатель по хлопку”. В нашей статье мы будем собирать нечто похожее, но вместо лампы мы будем использовать светодиод на 3 Вольта.

Вот собственно и схема (для более детального отображения нажмите ):

Если поставить вместо светодиода HL1 катушку реле , то можно поджигать даже лампочки накаливания, при этом в схеме появится VD1, который защитит транзистор VT3 от самоиндукции в катушке реле, при ее отключении. Если будете делать схему со светодиодом, то этот диод не нужен.

На это будет выглядеть примерно вот так:

Итак, самые главные детали схемы это:

Два КТ315Г. Можно использовать и с любой другой буквой. Цоколевку (расположение выводов) и маркировку этих транзисторов можно узнать в этой статье.

В этой схеме мы также будем использовать транзистор 3107Б.

А вот и его цоколевка:

где К – коллектор, Б – база, Э – эмиттер.

И конечно же, самая главная деталь нашей схемы – микрофон

Здесь внимание! Микрофоны бывают разные. Думаю, не будем перечислять классификацию микрофонов. Скажу одно, в настоящее время широкое распространение получили так называемые электретные микрофоны:

На картинке электретный микрофон EM-6050, который используется в моей схеме.

В чем же заключается прикол? Все дело в том, что у них, грубо говоря, есть полярность . Один из выводов микрофона присоединен к корпусу микрофона. Это можно легко увидеть по печатным проводникам, которые соединяют один из контактов микрофона с корпусом. Можно также прозвонить , присоединив один щуп к корпусу микрофона, а другой к выводу микрофона.

В нашей схеме вывод микрофона, который звонится на корпус, присоединяем к минусу питания, а другой вывод соответственно к плюсу.

У меня схема отлично работает при напряжении питания 5-9 Вольт, что видно на видео снизу:

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

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.

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка...

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: 1 353)

В последние годы приобрели популярность системы дистанционного управления освещением. Звуковые команды принимает хлопковый выключатель. При достаточной силе хлопка происходит включение или отключения света. Устройство можно приобрести в магазине или, при достаточном владении азами электротехники, изготовить самостоятельно.

Применение

Выключатель света по хлопку включается и отключается в результате реакции на издаваемый шум. Алгоритм работы таков: первый хлопок - включение, второй - выключение.

Устройства подобного типа рекомендуется ставить только в нешумных помещениях. К помещениям такого типа относят спальни, кладовки, подсобные комнаты, подвалы. Нерационально устанавливать хлопковые устройства в помещениях, где бывает множество людей (офисы, гостиные, производственные территории), так как посторонние шумы приводят к ложным реакциям устройств.

Наиболее распространенное место для установки выключателя света по хлопку - спальня. Очень удобно управлять освещением, не вставая с постели. Популярны хлопковые системы в семьях с маленькими детьми, так как для включения или выключения света теперь не нужно дотягиваться до высоко расположенного выключателя.

Многие путают хлопковые и акустические устройства. Акустический выключатель срабатывает на любой шум, а хлопковый - только на хлопки.

Принцип работы

Устройство функционирует за счет установленного в нем микроконтроллера. Контроллер санкционирует включение и выключение света по хлопку. Данный прибор при желании можно использовать для контроля за другими электробытовыми устройствами (кондиционерами, вентиляторами и т. п.).

В составе обычного звукового выключателя света имеется электронный микрофон с предусилителем. Этот компонент усиливает поступающий в устройство звук, что позволяет фиксировать даже самые негромкие хлопки. Деятельность усилителя управляется с помощью транзисторов VT1 и VT2. Схема контролируется парой резисторов R2, а для выравнивания сигнала используются диоды VD1 и VD2.

Звук от хлопка проходит через микрофон, там усиливается и трансформируется электрический импульс. Далее происходит выравнивание звука благодаря работе выпрямляющих диодов. Звук находится под контролем резистора (если уровень громкости звука ниже заданного, резистор не допустит срабатывания прибора). Когда выравнивается сигнал на конденсаторе, возрастает напряжение, открывается транзисторный ключ VT3.

Свет отключается и включается после последовательной зарядки и разрядки конденсаторов. По окончании полного цикла деятельности (по еще одному хлопку) резистор и конденсатор C10 разряжаются за четыре секунды. Это приводит устройство к выключению.

Технические характеристики

Для примера разберем характеристики стандартного прибора по включению и выключению света по хлопку.

Данные устройства:

1. Электропитание подается от стандартной сети с напряжением 220 Вольт.
2. Максимальная общая мощность потребителей не превышает 300 Ватт.
3. Разброс регулирования звука в рамках 30 – 150 децибел.
4. Допустимый температурный режим: от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля.
5. Класс защиты корпуса - IP30.

В сети применяются разнообразные светильники:

1. Лампы накаливания и галогенные источники света.
2. Энергосберегающие или люминесцентные лампочки.
3. Светодиодные устройства.

Указанные характеристики соответствуют требованиям закона Российской Федерации под номером 261. Этот акт регулирует правила рационального использования электрической энергии.

По размеру оборудование схоже со спичечным коробком, то есть компактное. Это дает возможность установить его неподалеку от светильников. Фиксация прибора осуществляется на винты-саморезы или двусторонним скотчем.

Схема подключения и монтаж

Ниже показана схема выключателя света по хлопку. Основываясь на ней, можно подключить данное устройство.

Белые проводники, имеющиеся у прибора, подключают к сети. К черным проводам подключают нагрузку. Чтобы соединить медные проводники, понадобятся клеммы. Черные проводники соединяют с лампочкой светильника. Данные устройства подключаются по параллельной схеме.

Электропитание выключателя осуществляется через одноклавишный выключатель. Если нужно его отключить, понадобится просто нажать на выключатель.

Чувствительность звука контролируется соответствующим регулятором. Рекомендуется использовать среднее звуковое значение.

Испытания

Перед включением устройства следует его настроить, чтобы исключить ложные срабатывания на посторонние звуки. Например, хлопковый прибор не должен отзываться на удары молотка, стук посуды, звонящий телефон или включенный перфоратор.

Настройки осуществляются экспериментальным путем. Прибор считается настроенным, когда срабатывает только на хлопки.

Производители

Наиболее известные модели, представленные на российском рынке - «Экосвет» и «Claps». Рассмотрим их основные характеристики.

Выключатель «Экосвет»

Устройство «Экосвет» предназначено для работы с лампочками на 220 Вольт.

Основные параметры прибора:

«Экосвет» фиксируют саморезами за крепежные лапы. Прибор не рекомендуется устанавливать в шумных помещениях. Несмотря на то, что «Экосвет» настроен на хлопки, возможны ложные срабатывания.

На рисунке вверху показана схема подключения прибора. «Экосвет» соединен с обычным выключателем, чтобы предоставить возможность обесточивания схемы и прекращения его работы.

Выключатель «Claps»

Данная модель представляет собой одну из последних разработок, где звуковой сигнал обрабатывается продвинутым микропроцессором. Прибор реагирует только на хлопки, поэтому ложную информацию игнорирует. Обязательное условие для срабатывания - определенный характер передачи звуков, когда хлопки должны идти подряд.

В одной комнате может находиться один или несколько выключателей. Каждый из них будет настроен на заданное количество хлопков. Для этого на плате ставят перемычку в нужную позицию. В результате появляется возможность управления несколькими несвязанными друг с другом приборами, к примеру, кондиционером и светильником, телевизором и магнитофоном. «Claps» компактен (примерно как коробок спичек) и может быть вмонтирован в любое место, в том числе в подрозетник.

Стоит «Claps» больше, чем «Экосвет» (2450 рублей против 350), но и надежность его выше. «Claps» будет работать с люминесцентными лампочками даже при плавном включении нагрузки («Экосвет» на это не способен).

Изготовление выключателя своими руками

Хлопковое устройство можно изготовить самостоятельно.

Для этого понадобятся 3 платы:

• Arduino Nano;
• звуковой модуль;
• плата силового реле.

Кроме того, нужен компьютер, USB-шнур, 5-вольтовый блок питания. На компьютер следует поставить программу Arduino IDE, предназначенную для прошивки микроконтроллера.

После копирования данных скетча и вставки текста в окно Arduino IDE необходимо тут же сделать прошивку контроллера. При смене некоторых регулировок и перезаписи устройства есть возможность тонкой настройки звукового реле под собственные нужды.

На схеме видно, что контроллер имеет 4 провода. Пара из них идут на питание, желтый провод направлен на управление силовым реле (контакт 13), а зеленый - провод управления от микрофона, подключенный к А0 контроллеру.

Обратите внимание! Микрофон конденсаторного типа можно заменить на электретный микрофон, в котором в качестве фиксированной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения применяется пластинка из электрета. Отличительное свойство материала - способность сохранения поверхностного заряда на протяжении больших отрезков времени.

В составе микросхемы есть 8 аналоговых входов и 14 цифровых входов и выходов. В рассматриваемом примере используются А0 и D13, поскольку с ними включается светодиод на плате Arduino.

При замене показателя AnalogRead определяется пороговая чувствительность. Наибольшее значение - 1024. Если изменить значение Delay, скорректируется время на исполнение скетча. Таким образом достигается желаемое время готовности к переключению. Так же определяется порог, защищающий от помех и ложных срабатываний. Чувствительность микрофона меняется еще и переменным регулятором, расположенным на плате. Настройка и отработка схем осуществляется на плате Arduino UNO.

Главная особенность звукового выключателя заключается в том, что они реагируют на звук. К примеру, самый простой вариант — на хлопок. То есть, человеку достаточно воспроизвести звуковую команду для того, чтобы управлять светом в комнате или даже во всей квартире. Звуковой выключатель, или так называемый хлопковый выключатель, практичен и может всегда приятно удивить ваших гостей.

Хлопковый выключатель практически для любого радиолюбителя будет сложен в самостоятельном исполнении, так как он действительно имеет довольно затейливую конструкцию.
Чтобы решить, устанавливать столь высокотехнологичный коммутационный аппарат в собственной квартире или нет, следует для начала разобраться – что это за выключатель, какие он имеет разновидности и особенности.

Ассортимент данных коммутационных аппаратов на сегодняшний день является достаточно обширным. Это распространяется не только на виды, но и на ценовые категории и некоторые особенности отдельных вариантов. Более того, существуют даже дизайнерские модели, которые предназначены для интерьеров все тех же «умных» домов.
Но, в целом, все современные выключатели делятся на следующие виды:

• Хлопковые;
• Акустические;
• С датчиком движения и звука.

Хлопковый выключатель, как уже было сказано, срабатывает, улавливая звуки определенного количества хлопков. Кстати, не все схемы именно этой модели сложно воспроизвести своими руками, так что любой радиолюбителей сможет попробовать сделать данный аппарат.

Акустический выключатель реагирует на голос, какую-либо команду. Кодовые фразы могут быть стандартными: «включить», «выключить», но некоторые обладатели звуковых моделей предпочитают задавать свои варианты, которые точно не выкрикнешь случайно. Правда, аппараты, поддерживающие функцию выбора кодового слова, стоят несколько дороже.

Последний вариант из общего ассортимента является наиболее технологичным. Его конструкция устроена таким образом, чтобы реагировать на движения человека и его голос одновременно . Они существуют для того, чтобы не было распространенных сбоев, о которых будет сказано позже.

Плюсы и минусы

Звуковой или хлопковый выключатели сами по себе являются довольно уникальными аппаратами. Их главное преимущество перед стандартными моделями заключается в том, что человеку не нужно каждый раз прикладывать усилия, чтобы отключить или выключить свет. Кроме того, сделать это можно, находясь в любой части комнаты.
Все плюсы у подобных выключателей становятся интуитивно понятны из одного только названия. Голосовые и хлопковые модели на протяжении своего существования являются неотъемлемой частью любого умного дома, и приятным дополнением к обычной квартире.
Их основной минус для радиолюбителей будет в трудновоспроизводимой схеме. Все-таки, конструкция таких аппаратов куда сложнее, а значит и сделать их своими руками далеко не так просто. Если же найти и использовать простенькие схемы, то этот недостаток плавно отходит на второй план.
Кроме того, хлопковый выключатель, также как и звуковой, имеет ряд небольших недостатков, которые будут заметны абсолютно всем:

1. Они могут реагировать на похожие звуки, особенно этим грешит голосовой вариант. Естественно, если произнести кодовую фразу в контексте, к примеру, обычного разговора, то свет в помещении среагирует на это.
2. Мелкие недоработки могут стать причиной «заторможенности» реакции у данных аппаратов. Такое часто встречается, когда акустический выключатель, у которого конструкция несколько сложнее, был изготовлен своими руками. Так что, на этот фактор следует обратить особое внимание, прежде чем начать воспроизводить какие-либо схемы.
3. Если сигнал — хлопок или команда, будут недостаточно громкими, то аппарат, скорее всего, не среагирует. Низкая чувствительность у подобных выключателей нужна для того, чтобы человек реже сталкивался с первой проблемой этого списка.

В принципе, бороться с этими минусами можно, но полностью устранить их вряд ли сможет даже профессионал — поскольку, если, к примеру, повысить чувствительность, акустический выключатель начнет реагировать на «ложные» команды куда чаще.

Можно ли сделать выключатель своими руками?

Своими руками сделать звуковой коммутационный аппарат сможет только тот, кто уже имеет хоть какой-то опыт в работе с радиоаппаратурой. Новичку в этом деле лучше всего будет использовать самые простые схемы, найти которые тоже не так-то просто.
Если опираться на технические данные, то стандартный хлопковый и акустический выключатель работает при таких параметрах:

• Напряжение сети должно быть 220 (В) — то есть, подойдет обычная лампа накаливания;
• Мощность нагрузки не должна превышать 300 (Вт);
• Температура в помещении не ниже -20 градусов, и не выше +45;
• Звук регулируется от 30 до 150 децибелов;
• Защита корпуса IP-30.

Это описание характеристик для популярной модели «Экосвет‑Х‑300-Л», на них можно сделать главный упор, поскольку именно этот вариант идеально подходит для обычной квартиры.
Чтобы сделать акустический выключатель своими руками, нужно также просмотреть подходящие схемы. Внутренности аппарата должны воспроизводиться по отдельной микросхеме. Если же обходиться без особых затрат по времени, то лучше всего покупать целые детали, из которых, с помощью схемы, можно будет создать работающую конструкцию.

Звуковой, или же голосовой выключатель для обычного дома не будет иметь особенностей, кроме встроенного микрофона и несколько другой реализации. Для тех, кто уже делал своими руками коммуникативную или радиоуправляемую аппаратуру осуществление схемы и вовсе не займет много времени.

Куда устанавливается выключатель?

Хлопковый или же акустический выключатель, созданный по микросхеме, лучше всего устанавливать на стенах — там, . У варианта, сделанного своими руками, скорее всего будет очень низкая чувствительность, если конечно не браться реализовывать сложные схемы.

Голосовой выключатель, купленный в специальном магазине, можно установить в любом месте — даже на потолке. Только, перед этим, необходимо ознакомиться с его техническими характеристиками, и, опять же, обратить особое внимание на чувствительность. В этом случае, чаще всего действует правило о том, что чем дороже и технологичнее модель, тем больше ее функциональность.

Важно учитывать, что голосовой или хлопковый выключатель, купленный на китайском сайте за две копейки, вряд ли будет исправно работать. Так что для того, чтобы сэкономить на этой покупке, ее лучше сделать самому из нужных деталей.
Итак, если все эти характеристики и нюансы полностью устраивают человека, то он вполне может позволить себе установить в квартиру хлопковый или голосовой выключатель. Эти модели просты в использовании, не требуют частой замены и, к тому же, добавляют любому помещению технологичности и уникальности, поскольку встречаются редко.