Очень простой акустический выключатель на микроконтроллере PIC12F683

Устройство и принцип действия

Датчик звука для автоматического включения света представляет собой микросхему, главные компоненты которой — аудиоприемник, усилитель, электрореле и контроллер. Работает устройство по следующему принципу:

• В помещении, где установлен звуковой детектор, раздается звук (шаги, голос, хлопок).
• Аудиоприемник фиксирует акустическую волну.
• Возникающий сигнал проходит через анализатор.
• Далее посылается команда на замыкание электрореле.
• Электрический ток начинает поступать на лампочку — свет зажигается.
• Одновременно с этим подключается таймер на размыкание цепи (в зависимости от заданных пользователем настроек — от нескольких секунд до десятков минут).
• Пока свет горит, звуковой датчик фактически находится в отключённом состоянии и никак не влияет на работу системы подсветки.

Современные детекторы рассматриваемого типа обладают достаточно большой чувствительностью. Поэтому чтобы исключить ложное срабатывание в конкретном месте применения, необходимо выполнить правильную настройку по данному параметру.

Для этой цели на корпусе прибора есть два регулятора. Один из них устанавливает порог воспринимаемого звука. Другой программирует время работы светильника после включения. Как правило, предела в 50 дБ (что соответствует хлопку в ладоши) вполне хватает внутри помещения.

Для схемы «ТЕЛЕФОННЫЙ ИНФОРМАТОР»

ТелефонияТЕЛЕФОННЫЙ ИНФОРМАТОРЭ.РОДИОНОВ220103, г.Минск, ул.Калиновского, 103 — 39.Предлагаемая схема (рис.1) является упрощенным эквивалентом автоответчиков и информаторов.При звонке импульсный сигнал проходит через емкость С 1 и диодный мостик VD3 на реле К1. Реле срабатывает. Через контакт К1.2 замыкается цепь питания магнитофона. Контакт К1.1 замыкает емкость С1, и на реле и схему подается постоянное напряжение 12…14 В. Реле самоблокируется. Запускается генератор прерывистых сигналов на микросхеме DD1 и пороговое устройство на микросхеме DD2. Сигнал с генератора подается на базу VT2, нагрузкой которого является внутреннее сопротивление телефонной линии. Электропастух схемы Время работы генератора зависит от времени заряда С7 через R7. Пороговое устройство обеспечивает нужное пора работы магнитофона, которое зависит от времени заряда С8 через R8 и R9. При срабатывании устройства транзистор VT1 открывается и «подсаживает» напряжение на реле. Реле отпускает, его контакты размыкаются, и схема переходит в ждущий режим. Цепочка R 1, R2, С2, СЗ, VD1, VD2 служит для выравнивания сигналов по амплитуде в режиме записи разговора на магнитофон. Она плавно лимитирует сигнал с более высокой амплитудой. Сопротивление R3 лимитирует ток разряда С1.Детали. Диодный мостик VD3 должен выдерживать обратное напряжение 150 В. При применении другого реле
емкость С1, может быть, придется увеличить до 2…3 мкФ. В схеме использовалось
реле
РЭС 9 с ослабленными возвратными пружинами, что дало вероятность снизить…
Смотреть описание схемы …

Разновидности

Акустические датчики включения света доступны рядовому потребителю в следующих модификациях:

1. Классические. Это стандартные модели с двумя регуляторами — звукового уровня и времени работы. Реагируют на любой шорох в зависимости от настроенного порога чувствительности.
2. Гибридные.
   Оптико-акустические. В приборах сочетаются два вида детектора — звуковой и световой. Помимо стандартного режима работы — от звука, устройство включается в зависимости от уровня дневного света. Начинает функционировать только при наступлении сумерек или иных условий отсутствия естественного света.
3. С дополнительным сенсором движения. Благодаря этому лампочка зажигается не только при обнаружении звуковых волн, но и при попадании в сектор обзора двигающегося объекта – транспортного средства, человека, животного и так далее.
4. Усовершенствованные. Это умные модели, способные реагировать на конкретные команды человеческого голоса, определенные фразы и слова. Такие модели полностью исключают ложное срабатывание даже при наличии сильного звукового фонового.

Каждая модификация имеет свои особенности, технические характеристики и нюансы эксплуатации. Это нужно учитывать при выборе прибора для конкретного места применения.

Возникла необходимость в тамбуре сделать автоматический выключатель. Рядом живут злые соседи, которые экономят электричество, постоянно выключая лампочку 25Вт и при этом постоянно ругаясь. Это очень опасно, так как может распугать всех миролюбивых котов в округе. К тому же, сам процесс ужасен: открываешь одну дверь, нащупываешь на стене выключатель, закрываешь, открываешь другую дверь, потом выключаешь свет. Поэтому было решено модифицировать сам выключатель. Нет, не изменить схему подключения лампы, а именно заменить сам выключатель на что-то умное и доброе. Умное — значит, придется задействовать микроконтроллер. Микроконтроллер должен чем-то питаться, а вот тут главная проблема — если выключатель замкнется, то на нем не останется напряжения. Вторая проблема — необходимо плавно изменять яркость освещения и постоянно следить за фазой в сети, даже при включенной нагрузке. При плохом контакте в патроне, могут «выпадать» целые периоды в сети.

В данной конструкции применен блок питания с режимом отсечки и цифровая PLL, которая постоянно следит за фазой и управляет нагрузкой в не зависимости от помех. Точность определения фазы — менее 1% ошибки. В устройстве присутствует быстродействующая (время срабатывания меньше 100мкс) токовая защита от замыкания в нагрузке.

Управляется выключатель акустическим датчиком. Можно применить любой тип датчика, так как блок питания может обеспечить ток пару десятков миллиампер. Алгоритм работы устройства следующий. Постоянно происходит захват фазы. Как только рядом с устройством будет мяуканье шум определенного уровня (определяется R7) и длительности (определяется C10), в течение 1 секунды плавно включится лампа. Через 40 секунд она плавно погаснет. Если дикое мяуканье звуки будут продолжаться после 10-й секунды — время горения лампы будет каждый раз продлеваться. Если произойдет замыкание в цепи нагрузки — свет мгновенно отключиться. Выключатель проверен с лампами мощностью от 40 до 150 Вт.

Диодный мост можно применить на 4А 1000 вольт и вместо 2sk2996 можно использовать 2sk2545. Сопротивление R16 определяет уровень срабатывания токовой защиты. Мгновенное напряжение на нем не должно превышать уровень в 1,1 вольта. Есть тонкости в настройке блока питания. Необходимо выставить R2 на максимальное сопротивление, включить без микроконтроллера в сеть и медленно уменьшать R2, пока напряжение на конденсаторе С2 не станет 15-17 вольт. Примерная себестоимость устройства — около 7$.

Файлы:

Прошивка микроконтроллера

Все вопросы в Форум.

Сфера применения

Акустический датчик для работы светильника применяется в следующих областях:

• В подсобных помещениях с редким появлением человека — кладовых, чердаках, подвалах, гаражах.
• В общественных местах — подземных переходах, подъездах, переулках.
• На промышленных и складских объектах.
• В больницах, поликлиниках и других медицинских учреждениях, когда использование выключателя противоречит требованиям санэпидемнадзора.
• В домах, квартирах, офисах в качестве системы умного дома.
• На охраняемых объектах и территориях — для отпугивания злоумышленников.
• На придомовом участке, даче, огороде.
• При необходимости объявления тревоги — на военных объектах, портах, базах.

При монтаже звуковых сенсоров в домашней обстановке достигается сразу несколько целей — повышение бытового комфорта, экономия электроэнергии и увеличение срока годности осветительных приборов.

Руководство к выбору

Чтобы правильно выбрать звуковой детектор включения и выключения света, рекомендуется соблюдать следующий ряд правил:

1. Уровень влагозащиты должен соответствовать условиям применения. Например, если сенсор планируется установить на открытом пространстве, то показатель должен быть не менее IP55, а при установке в бане, сауне, бассейне — от IP67.
2. Суммарная мощность подключаемых светильников. Детектор должен иметь несколько большую мощность, чем все подключаемые к нему лампочки.
3. Дальность действия — в зависимости от расстояния, на котором прибору требуется обнаруживать звук. Для комнат, коридоров, проходных — это всего несколько метров, для открытых пространств, залов — несколько десятков метров.
4. Наличие фотореле. Благодаря сенсору чувствительности света датчик будет включаться только при условии отсутствия естественного света — в темноте, сумерках, при закрытых шторах и так далее.

При выборе устройства не последнее место в списке критериев первостепенной важности занимает производитель. Во многом от этого будет зависеть и долговечность, и качество его работы.

Для схемы «Емкостное реле»

Бытовая электроникаЕмкостное реле
Охранная сигнализация,. переключатели для бытовых устройств, датчики контроля на производственном конвейере — вот лишь небольшая часть сферы применения этого емкостного реле. Его можно использовать, к примеру, в простейшей бытовой автоматике: сел в кресло — включился торшер, заиграла музыка, заработал вентилятор и т.п. Словом, область применения этого реле подскажет фантазия, творческая мысль самих радиолюбителей. Радиус действия
реле
зависит от точности настройки конденсатора С1, а также от конструкции датчика. У автора максимальное расстояние, на которое реагирует реле, равно 50 см. Принципиальная схема емкостного реле приведена на рис.1, изображения монтажа и печатной платы — на рис.2, а конструкция индуктивной катушки с размещением ее и датчика на плате — на рис.3. согласующее устройство для кв антенны Катушка L1 намотана на многосекционном полистироловом каркасе от контуров транзисторных радиоприемников и содержит 500 витков (250 + 250) с отводом от середины провода ПЭЛ-0,12мм. Намотка — внавал. Датчик устанавливается перпендикулярно плоскости печатной платы. Он представляет собой отрезок изолированного монтажного провода длиной от 15 до 100 см, либо квадрат, выполненный из такого же провода, со сторонами от 15 см до 1м. Конденсатор С1 — типа КПК-М, остальные — типа К50-6. В качестве
реле
выбрано РЭС-10, паспорт РС4.524.312, можно также применить РЭС-10, поспорт РС4.524.303, либо РЭС-55А, паспорт 0602. Диод VD1 можно исключить, так как он необходим лишь для предохранения схемы от случайного измененения полярности питания. Настраивается емкостное …
Смотреть описание схемы …

Достоинства и недостатки

Главные плюсы датчика шума для включения света:

• Существенное снижение энергопотребления системы подсветки.
• Уменьшение затрат на замену перегоревших лампочек.
• Доступная стоимость. Установка даже дорогих моделей быстро окупается в расчете на два выше приведенных преимущества.
• Приемлемый радиус действия — так, что прибор слышит шаги приближающегося человека с противоположного конца цеха, зала, длинного коридора.
• Большой выбор разнообразных моделей.
• Регулируемые параметры чувствительности и задержки времени отключения.

Из недостатков работы оборудования выделяется некорректная работа в условии наличия фоновых звуков, включая ложные срабатывания или полностью неработающее состояние. Подобные минусы чаще всего проявляются в очень шумной обстановке или у дешевых моделей.

Как сделать своими руками

Далеко не у всех есть возможность купить заводской звуковой детектор включения света. Однако при желании, наличии опыта в сборке радиотехнических схем и доступе к расходным материалам, его можно вполне быстро изготовить своими руками. Рассмотрим самые доступные варианты.

На акустическом реле и триггере

Наиболее простая схема на одном транзисторе. Она включает два акустических реле и триггер.

Акустический компонент

В качестве транзистора подойдет доступный МП 39 на германии. Его легко найти в старой технике. Далее потребуется аудиоприемник. Это может быть, к примеру, микрофон старого дискового телефона.

Преимущество такого старинного угольного приемника звука в том, что он обладает высоким порогом чувствительности, но при этом имеет минимальную пропускную частоту. Это значит, что посторонние звуковые колебания попросту не будут улавливаться собираемым прибором.

Для питания схемы также понадобится трансформатор постоянного тока на 9–12 вольт. Собирать и крепить все компоненты лучше на макетной или печатной плате. В собранном виде она будет функционировать следующим образом:

1. При появлении звука сопротивление в радиомикрофоне понижается.
2. Начинает действовать конденсатор C1.
3. Из него ток поступает на транзистор.
4. Далее происходит усиление сигнала.
5. После этого компонент C2 с помощью транзисторного коллектора удваивает напряжение.
6. На базу транзистора посредством R3 поступает двойное напряжение.
7. Открытый транзистор функционирует в качестве усилителя.
8. В завершении ток поступает на P1 для соединения контактов для светильника KP1.

Если звука нет, подача переменного тока исчезает и транзистор пребывает в полуоткрытой форме.

Триггер

Триггер выполняет функцию выключателя по следующему алгоритму:

• Заходя в помещение, пользователь издает звук — лампочка зажигается.
• Выходя оттуда, он опять издает звук — лампочка отключается.

При подборе компонентов схемы, выбирать лучше версии, способные выдерживать 220 В. Это правило касается диодов и конденсатора C1.

Функционирование схемы происходит по следующему алгоритму:

1. Возникает звук — замыкается контакт KP1.
2. Происходит зарядка конденсатора C1.
3. Проходящий через него электрический ток переводит положение якоря в противоположное положение.
4. Зажигается Л1.
5. Осуществляется блокировка реле под действием диода D1.
6. Одновременно с этим D2 готов к работе.
7. При повторном появлении звука срабатывает второй диод D2.
8. Благодаря ему якорь помещается в нулевое положение и свет тухнет (Л1).

Если требуется работа лишь одной лампочки, вместо Л2 в схеме нужно установить резистор и конденсатор.

Три транзистора

Для более опытных пользователей доступно изготовление самодельного датчика по несколько усложненной схеме. Ее особенность в том, что она сама по первому звуковому сигналу как включает, так и выключает освещение — по второму.

В цепи применяются транзисторы типа КТ818 и КТ315. Достать их можно в любом магазине радиодеталей. Дальность действия устройства на них достигает 2-х метров — при условии питания 9-вольтовым напряжением. Однако при его повышении или понижении чувствительность повышается или снижается, соответственно.

В качестве аудиоприемника используется электродинамический микрофон. При этом реле и конденсатор должны быть рассчитаны на 220 вольт. Сборка осуществляется также, как и в выше описанной версии, на плате — печатного или макетного типа. Для подачи питания применяется блок питания на 9–15 вольт.

С микросхемами

Это наиболее сложный, хотя и интересный для опытных радиолюбителей вариант схемы датчика. Основан он на микросхеме. Два существенных отличия от выше рассмотренных версий — это отсутствие внешнего блока питания и установка тиристора вместо электромагнитного реле.

Преимущество

В отличие от реле тиристор не имеет ограничений по числу срабатываний. Кроме того, он имеет существенно меньшие размеры. Значит, прибор получится более компактным, легким и универсальным. Дальность действия устройства сильнее — до 6 метров. При этом оптимальная мощность ламп — 60–70 ватт. К тому же оборудование предохраняется от фоновых помех.

Как повысить мощность

Как видно, детектор рассчитан на светильники средней силы. Если для домашних нужд этого вполне достаточно, на производстве, в мастерской и общественном месте этого будет мало. Поэтому при использовании светоисточников повышенной мощности диоды с VD2 по VD5, а также сам тиристор VS1 требуется установить на радиаторы. Это снизит их нагрев и позволит обслуживать более мощные светильники.

При этом радиаторы должны иметь электроизоляцию! Помимо этого, места контактирования их с другими компонентами схемы должны быть защищены. Это обеспечит наилучшую электропроводность и качество работы прибора.

Работа схемы

В изначальных версиях схемы реле срабатывало на голос человека или иной звуковой сигнал, например, хлопки. Однако удобнее, когда прибор реагирует на заданный уровень звука. Чтобы обеспечить ему такую функцию, потребуется несколько изменить схему реле:

• К транзистору VT3 подсоединяется выход от 1-го триггера, а выход делается так, чтобы другая половина схемы не работала (13 вывод подключается сразу к R7).
• Далее вибратор генерирует полусекундный импульс. Именно на такой отрезок времени зажигается свет.
• Теперь чтобы решить проблему стабильности подсветки, необходимо начать плавно изменять емкость конденсатора С4 или сопротивление резистора R6. Для увеличения времени задержки необходимо повышать показатели, для понижения — уменьшать.
• Процедура выполняется до тех пор, пока полученный результат не станет удовлетворительным в данных условиях.

Чтобы облегчить труд по настройке, можно воспользоваться известной закономерностью для расчета: T=C×R. Где Т — время задержки в сек., С — емкость конденсатора в Ф, R — сопротивление в Ом, × — знак умножения. Например, чтобы подсчитать требуемое сопротивление резистора для заданного времени задержки, необходимо выполнить следующие расчеты по формуле R=T/C.

Допустим Т = 90 сек., а емкость конденсатора 200 мкФ (или 200×10−6), тогда, согласно формуле, — 90/200×10−6 =450000 Ом или 450 кОм.

Для схемы «Автомат защиты от перенапряжения»

Предлагаемый автомат отключает нагрузку и отключается сам при напряжении в сети больше предельно допустимого и при периодическом его пропадании («моргании» света).При нажатии кнопки SB1 «Вкл» на реле К1 поступает сетевое напряжение через контакты К2.1 с разъема Х1. Реле срабатывает и самоблокируется контактами К1.1. Через контакты К1.2 сетевое напряжение поступает через диод VD5 на делитель R3-R4, на разъем Х2 «Нагрузка» и на трансформатор Т1, который служит для питания самого автомата. С движка резистора R4, который устанавливает напряжение срабатывания устройства, управляющее напряжение подается через диод VD6 на базу транзистора VT1. Стабилитрон VD7 служит для защиты транзисторов от больших напряжений. При напряжении в сети больше нормы, напряжение на базе составного транзистора VT1-VT2 повышается, он открывается и включает реле К2. микросхема к564ие15 расчет коэффициента Контакты К2.1 размыкаются, реле К1 обесточивается и отключает контактами К1.2 нагрузку и сам автомат. При кратковременном пропадании напряжения в сети также разблокировывается реле К1 и отключает нагрузку. Для включения требуется снова нажать кнопку SB1. Светодиоды VD3 и VD4 служат для индикации состояния устройства.Реле К1 — любое с рабочим напряжением обмотки 220 В, К2 — также любое из серий РЭС-9, РЭС-22 с напряжением срабатывания на 2…3 В ниже питающего напряжения.Т1 — сетевой, малогабаритный, с напряжением на вторичной обмотке 12…15 В.Налаживание сводится к установке резистором R4 напряжения срабатывания автомата.А.Лысунец, п.Возжаевка, Амурской обл….
Смотреть описание схемы …

Copyright © 2010-2015, www.electroschema.com «Схема Блог. Радиоэлектроника. Электрические схемы

» Все права защищены, при перепечатке активная ссылка на эту статью Акустическое реле на микросхеме к561ле5 и реле обязательна.

Загрузка. Пожалуйста, подождите…