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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Interruptor acústico resistente ao ruído. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação É descrito um interruptor acústico para uma lâmpada incandescente. Um diagrama do circuito elétrico e o layout da placa de circuito impresso do dispositivo são mostrados. Na versão do autor, um emissor piezoelétrico ZP-3 é usado como microfone. O circuito não contém peças escassas, no desenvolvimento de uma chave acústica foi dada especial atenção à resistência a interferências na rede de alimentação. A ideia de um interruptor acústico não é nova, por isso o autor, tendo-se proposto a fazer tal dispositivo para si mesmo, tentou encontrar uma solução pronta para repetir o design sem complicações desnecessárias. Porém, depois de me familiarizar com os materiais encontrados [1-4], tive que procurar minha própria solução de circuito. O proprietário de um café em uma das cidades europeias equipou seu estabelecimento com móveis invulgarmente volumosos. Os visitantes adultos, ao entrarem em um café, veem mesas e cadeiras iguais às das crianças de 4 a 5 anos. Isso foi feito para que os pais sentissem o incômodo e pensassem nos problemas dos filhos. As crianças realmente passam por momentos difíceis por causa de sua pequena estatura. Por exemplo, eles próprios não podem acender a luz do banheiro, sempre que precisam recorrer a um adulto. Um interruptor acústico pode ajudá-los. Eu tinha outro motivo para instalar esse switch. Certa vez, no corredor do apartamento, operários da construção civil instalaram um interruptor de 4 posições com um cabo que funcionava para uma lâmpada, que acabou quebrando. Atualmente, não vejo esses interruptores de posição única ou múltipla à venda.
Decidi usar um emissor piezoelétrico como microfone interruptor acústico. O circuito da versão original do interruptor acústico (Fig. 1) contém um sensor piezoelétrico tipo ZP-3, um amplificador de tensão alternada (VPA) no chip DA1, um multivibrador standby no chip DD1.1, um DD1.2 gatilho e um amplificador de potência no transistor VT3. A fonte de alimentação do circuito não tem transformador. A tensão da rede é retificada pelo conjunto de diodo VD1 e fornecida a um estabilizador paramétrico no diodo zener VD2. A tensão pulsante do diodo zener é fornecida a um análogo de um diodo de base dupla montado nos transistores VT1 e VT2, bem como através do diodo VD3 ao capacitor C5, que serve como filtro. Um análogo de um diodo de base dupla liga o tiristor VS1, desde que o capacitor C5 não seja desviado pelo transistor VT3, e isso depende do estado do gatilho. VS1 é carregado com uma lâmpada incandescente de 15-100 W. O UPN é construído de acordo com um dos circuitos padrão para conexão de um amplificador operacional a partir de uma única fonte de energia [5]. O amplificador contém um pequeno número de peças e permite simplesmente ajustar a sensibilidade da chave alterando o valor do resistor R4. À medida que a resistência do resistor R4 aumenta, a sensibilidade aumenta e, consequentemente, à medida que a resistência de R2 diminui, ela diminui. Como resultado do aplauso, um pacote de pulsos é obtido na saída do UPN. O multivibrador em espera é acionado por um desses pulsos e gera seu próprio pulso, cuja duração excede a duração das palmas. Portanto, o gatilho DD1.2 muda com cada batida, e não com pulsos de rajada individuais. O esquema funcionou muito bem imediatamente. Bata palmas - a lâmpada acende, uma segunda palma - a lâmpada apaga. Poderíamos ter parado por aí se não fosse por um “mas”: a lâmpada acende não só sob coação, mas também por interferência aleatória na fonte de alimentação. Além disso, o dispositivo tem outra desvantagem - quando a tensão é aplicada ao dispositivo, a lâmpada geralmente acende. Isso é indesejável, porque se a tensão da rede falhar e a energia for fornecida, a lâmpada deverá ser desligada à força. Se não houver ninguém em casa, há um consumo extra de energia elétrica. Mas essa desvantagem é bastante fácil de eliminar - basta forçar a instalação do gatilho D1.2 na entrada S quando o dispositivo estiver ligado. Interferências aleatórias na rede podem ser combatidas por muito tempo e, talvez, sem sucesso. O circuito do dispositivo foi projetado de forma que não exija configuração. Pode ser recomendado como base para o desenvolvimento de um dispositivo semelhante alimentado por baterias ou acumulador. Tendo analisado os circuitos dos dispositivos descritos na literatura [1-4], decidi pegar emprestado um circuito semelhante a um gatilho com entrada de contagem em um relé eletromagnético [2]. Antiquado? Mas é confiável e simples. Afinal, para ligar um relé, você precisa gastar significativamente mais energia do que alternar um gatilho de alta velocidade com entrada de alta impedância.
O circuito de disparo do relé (Fig. 2) funciona da seguinte forma. No estado inicial, o capacitor C1 é carregado através dos contatos do relé K2.1, e o resistor R2 é carregado com a tensão de alimentação, o enrolamento do relé K2 é desenergizado. Sob a influência de um sinal acústico, os contatos do relé K1.1 fecham brevemente. A energia do capacitor liga o relé K2, seus contatos passam para auto-retenção. Após exposição a um sinal acústico, os contatos do grupo de contatos K1.1 abrem e o capacitor C1 é descarregado através dos resistores R2 e R3. Com a chegada subsequente de um sinal acústico, os contactos do grupo K1.1 fecham brevemente. Através do resistor R1, o capacitor C1 é carregado, desviando o enrolamento do relé K2, como resultado ele é desenergizado e o relé K2 é desligado. O multivibrador de espera (Fig. 1) é lançado através da cadeia diferenciadora C3R7. As cadeias diferenciadoras não são resistentes ao ruído, ao contrário das cadeias integradoras. A solução surge por si mesma. Como resultado dos experimentos, surgiu a versão final do dispositivo (Fig. 3).
O dispositivo contém o mesmo UPN, um detector de amplitude de diodo clássico (VD1, VD2 e C5), um amplificador DC em um transistor composto (VT1 e VT2) e um gatilho em relés eletromagnéticos descritos em detalhes acima. No circuito resistente a ruído da chave acústica, os pulsos da saída do UPN são detectados por um detector de amplitude. Durante o aplauso, uma tensão constante aparece no capacitor C5, que é fornecido à base de um transistor composto carregado no enrolamento do relé K1. Ao utilizar os elementos de rádio indicados no diagrama, o interruptor acústico não necessita de ajustes e possui boa repetibilidade. O relé K1 tipo RES49 possui os seguintes dados de passaporte: resistência do enrolamento Rob 1900 Ohms, corrente operacional I não superior a 8 mA, ou seja, De acordo com o passaporte deste relé, a tensão de operação é U=RobI= 15,2 V. Os dados do passaporte do relé K2 tipo RES47 são os seguintes: resistência do enrolamento 650 Ohms, corrente de operação não superior a 21,5 mA. Da mesma forma, de acordo com os dados do passaporte para RES47, a tensão de operação é de 14 V. Ao substituir um relé, deve-se verificar se a tensão de alimentação do dispositivo é vários volts superior à tensão de operação dos relés utilizados. Para alimentar o circuito é utilizado um transformador de potência com tensão de saída de 2x15 V. A tensão DC retificada é de aproximadamente 17 V. O consumo de corrente DC do dispositivo não excede 30 mA. Se os parâmetros do relé diferirem muito daqueles utilizados, caso sejam substituídos, pode ser necessário alterar os valores nominais dos demais elementos do gatilho. O interruptor acústico também pode funcionar com outras fontes de sinais sonoros. Foi testado o funcionamento do dispositivo com o microfone dinâmico MD-201. Devido ao fato do UPN estar excitado, possivelmente por causa do cabo do microfone, tive que adicionar um capacitor de 0,1 µF em paralelo à entrada do microfone para este gabinete. Este capacitor não é mostrado no diagrama, mas no desenho da placa de circuito impresso resta um lugar para ele, designado C`. Um dispositivo para ligar uma lâmpada incandescente em dois estágios pode ser incorporado a um interruptor acústico para aumentar sua durabilidade [6]. Uma versão de tal dispositivo é mostrada na Fig. 4 e a segunda na Fig.
A placa de circuito impresso do interruptor acústico com dimensões de 85x120 mm é mostrada na Fig. 6, a disposição dos elementos na placa de circuito impresso é mostrada na Fig.
A placa de circuito impresso é projetada levando em consideração a conexão de um dispositivo para acendimento de uma lâmpada incandescente em dois estágios conforme diagrama da Fig. 5. Fiação impressa unilateral usando jumpers feitos de fio isolado. No dispositivo, sem alterar o design da placa de circuito impresso, em vez do microcircuito K140UD6A, você pode usar K140UD7, K140UD8, K544UD1, K544UD2. Capacitores cerâmicos C2S5 tipo KM3, KM4, KM5, KM6 ou K10-17, K10-47. Capacitores eletrolíticos C1, C6-C8 tipo K50-16, K50-35. Transformador T1 - qualquer de baixa potência com tensão secundária de 15-20 V. Se o transformador tiver um enrolamento, deve-se usar uma ponte de diodos para o retificador. Após a montagem da placa, é necessário certificar-se de que as peças estão instaladas corretamente e, em seguida, proceder à verificação do funcionamento do dispositivo. Atenção! A tensão de 220 V CA com risco de vida é fornecida à placa de circuito impresso, portanto, extremo cuidado e as seguintes recomendações devem ser observadas. Primeiro, verifique a funcionalidade do interruptor acústico sem um dispositivo de comutação de lâmpada incandescente de dois estágios. Usando um ohmímetro, meça a resistência de carga do retificador para um curto-circuito. A seguir, sem conectá-los à placa, alimente 220 V aos terminais da rede do transformador de potência, tendo previamente isolado os pontos de conexão com fita isolante ou tubo de PVC. Verifique o funcionamento do relé K2 batendo palmas a uma distância suficiente do sensor de som. Se tudo estiver em ordem, aplique tensão de 220 V na placa, conecte uma lâmpada incandescente e verifique o complexo. Na última etapa, solde os cabos de rede do transformador na placa e monte-o junto com o sensor de som em um invólucro adequado. Após esta operação, se necessário, você pode selecionar o resistor R4 para definir a sensibilidade necessária do dispositivo. Ao utilizar o dispositivo, deve-se levar em consideração que ele não é adequado para locais barulhentos, por exemplo, uma forja. Você não deve instalá-lo perto de uma chamada telefônica alta. A operação do interruptor acústico por cerca de seis meses mostrou que ele é acionado apenas por sinais sonoros. Literatura:
Autor: V. Samelyuk
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