Четырехканальный акустический выключатель

Одну из таких конструкций (рис. 78) разработал С. Каза­ков из г. Кыштым Челябинской обл. Из исходного одноканаль-ного выключателя (см. рис. 70) он изъял реле К2, конденса­тор С6, резисторы R8 — R10 и вместо них подключил узел деши­фрации сигналов.

Сигналы с основного реле автомата (с его переключающих контактов К.1.1) поступают на триггер — формирователь импуль­сов, выполненный на элементах DD1.1 и DD1.2. С формирова­теля импульсы поступают на счетчик DD3, а также на селектор импульсов, выполненный на элементах DD2.1, DD1.3, триггерах Шмитта DD4.1, DD4.2 и транзисторе VT1. К счетчику импульсов DD3 подключен дешифратор DD5, часть выходных выводов (у микросхемы К155ИДЗ их 15) которого подключены к управляющим ячейкам каналов. Каждая такая ячейка состоит из D-триггера (для первого канала — DD6.1), электронного ключа (транзистор VT2) и электромагнитного реле (К2).

Работает акустический выключатель так. По первому хлопку В ладоши сформированный положительный импульс с выхода элемента DD1.1 поступает на входы элемента DD2.1, в резуль­тате чего на выходе его (вывод 6) появляется отрицательный импульс (уровень логического 0). Конденсатор С1 практически мгновенно разряжается. Транзистор VT1 закрывается, на выходе Триггера Шмитта DD4.1 появляется положительный, импульс, фронт которого обнуляет счетчик DD3. На выводах 18 и 19 Дешифратора при этом уровень логической 1, дешифратор «за­крыт», т. е. поступающая на входные выводы информация We изменяет выходных сигналов — на всех выходных выводах , (в нашем случае — 2 — 5) уровень логической 1.

Рис. 78. Схема автомата С. Казакова

В течение примерно 2 с после хлопка конденсатор С1 за­ряжается до напряжения, при котором открывается транзистор VT1. В этот момент на выходе триггера Шмитта DD4.1 появ­ляется отрицательный импульс, «срабатывает» второй триггер Шмитта — DD4.2, и появляющийся на его выходе (вывод 8) (Отрицательный импульс стробирует (т. е. «открывает») дешифра­тор. В зависимости от состояния счетчика, а значит, сигналов На входе дешифратора, на том или ином выходе дешифратора появится отрицательный импульс. Если прозвучал один хлопок в ладоши, такой импульс окажется на выходном выводе 2. Он поступит на вход С триггера DD6.1 и перебросит триггер в другое устойчивое состояние, в данном случае единичное, при котором на прямом выходе (вывод 5) будет уровень логической 1. От­кроется транзистор VT2, сработает реле К.2 и своими контактами (они на схеме не показаны) замкнет цепь питания первой нагрузки.

Если последуют два хлопка (за время до 2 с), отрицательный импульс появится на выводе 3 дешифратора, при трех хлопках он будет на выводе 4, при четырех — на выводе 5. Сработает соответствующее реле и включит ту или иную нагрузку.

Когда, скажем, первую нагрузку нужно выключить, доста­точно хлопнуть в ладоши один раз. Триггер DD6.1 возвратится в нулевое состояние, и реле К2 отпустит.

Следует добавить, что число каналов в этом автомате может быть значительно больше — до 15. Для этого нужно дополнить его соответствующим числом управляющих ячеек, подключив их к свободным выходам дешифратора.

Реле К2 — К5 могут быть любые, срабатывающие при напря­жении до 15 В и токе не более 50 мА; контакты реле должны быть рассчитаны на работу при напряжении 220 В и управление токами потребления выбранных нагрузок.

При налаживании автомата подбором резистора R3 устанав­ливают нужную продолжительность зарядки конденсатора С1 — она должна превышать возможную длительность паузы между двумя следующими друг за другом акустическими сигналами управления — хлопками в ладоши.

Радиолюбитель И. Винюков из Новосибирска использовал в своем автомате (рис. 79) операционный усилитель, микросхемы серии К561, транзисторы и электромагнитные реле. Работа этого автомата несколько схожа с предыдущим.

Электрический сигнал с микрофона ВМ1 поступает на операционный усилитель DА 1.1, коэффициент усиления которого зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2 и R3. Усиленный сигнал детектируется диодами VD1, VD2. К детектору подключен триггер Шмитта, выполненный на операционном усилителе DA1.2. Триггерный режим работы обеспечивается благодаря включению резистора R4 между выходом усилителя и его неинвертирующим входом.

Образующиеся на выходе триггера Шмитта (вывод 8 усили­теля DA1.2) импульсы, число которых соответствует числу раздав­шихся звуковых сигналов (хлопков в ладоши), поступают на счетчик DD1 и ждущий мультивибратор, выполненный на элемен­тах DD2.1 и DD2.2. Длительность импульса мультивибратора зависит от емкости конденсатора С5 и сопротивления резисторов R5, R6. Через инвертор DD2.3 импульс мультивибратора подается на один из входов элементов 2И-НЕ (DD3.1 — DD3.4). Выходы этих элементов соединены через элементы НЕ (DD4.1 — DD4.4) с входами С триггеров DD5.1 — DD6.2, которые в свою очередь подключены через развязывающие диоды VD4 — VD7 к входу R счетчика импульсов DD1. К прямым выходам триггеров под­ключены транзисторные ключи с электромагнитными реле, за­мыкающие контакты которых включены в цепь питания нагрузок. Как работает автомат? Раздался, скажем, один хлопок в ладоши. Появившийся на выходе триггера Шмитта импульс «записывается» счетчиком DD1 и в виде уровня логической 1 появляется на его выходном выводе 1. Одновременно запускает­ся ждущий мультивибратор, и его импульс (на выходе элемента DD2.3 он отрицательной полярности) запрещает прохождение сигнала через элемент DD3.1.

Рис. 79. Схема автомата И. Винюкова

По окончании импульса мультивибратора (его длительность около 4 с) уровень логической 1 с вывода 1 счетчика пройдет через элементы DD3.1, DD4.1 на вход С триггера DD5.1, а через диод VD4 — на вход R счетчика. В итоге счетчик установится Э нулевое состояние, а триггер — в единичное, при котором на его прямом выходе будет уровень логической 1. Откроется транзистор VT1, сработает реле К1, включится первая нагрузка. Если во время работы ждущего мультивибратора прозвучат, например, два звуковых сигнала, а значит, на выходе триггера Шмитта появятся два импульса, уровень логической 1 будет на выводе 3 счетчика. По возвращении мультивибратора в исходное состояние (т. е. по окончании импульса мультивибратора) окажет­ся включенным реле К.2.

При повторной подаче одного или двух звуковых сигналов выключится первая или вторая нагрузка соответственно.

В связи с использованием экономичных микросхем удалось применить для питания автомата батарею GB1 напряжением 9 В. Правда, в целях экономии энергии батареи применены сравнитель­но слаботочные реле РЭС10 (паспорт РС4.524.308), рассчитан­ные на управление нагрузкой небольшой мощности. Если же предполагаете управлять мощной нагрузкой (более 50 Вт), следует использовать реле МКУ48, РЭС22 или аналогичные и питать автомат от выпрямителя со стабилизированным выход­ным напряжением.

Вместо микросхем серии К561 можно применить аналогичные по назначению микросхемы серий К564, К176 (К.176ЛЕ5, К176ЛА7, К176ТМ2). Транзисторы должны бытье коэффициентом передачи тока не менее 100 и допустимым током коллектора не ниже 100 мА. Микрофон может быть МД-200, МД-201, капсюль ДЭМШ, капсюль головных телефонов ТОН-1, ТОН-2.

Налаживания автомат не требует, но для устойчивой работы его нужно установить оптимальную чувствительность подбором резистора R2. Она должна быть такой, чтобы от громкого звука вблизи микрофона или на расстоянии несколь­ких метров от него на выходе триггера Шмитта появлялся одиночный импульс с крутыми фронтом и спадом. Иногда приходится подбирать резистор R4, определяющий уровень срабатывания триггера. Длительность импульса мультивибратора можно изменить подбором конденсатора С5: при увеличении его емкости длительность импульса возрастает.

Можно ли построить акустический выключатель, способный управлять любой из четырех нагрузок всего одним хлопком в ладоши? Положительный ответ на этот вопрос дал пензенский радиолюбитель М. Павлов, разработавший автомат на микро­схемах серии К176 (рис. 80). Чтобы осуществить задуманное, он использовал JK-триггеры (DD3.1 — DD4.2), управляемые стробирующими импульсами с выходов счетчика DD2 и импульсом ждущего мультивибратора на элементах DD1.3, DD1.4. Частота следования стробирующих импульсов определяется частотой генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2. Наличие стробирующего импульса на триггере того или иного канала можно контролировать по газоразрядному индикатору HG1.

Допустим, стробирующий импульс, т. е. уровень логической 1, появился на выводе 3 счетчика DD2, а значит, на JK-входах триггера DD3.1. Этот триггер готов к приему информации, остальные останутся закрытыми. Об этом свидетельствует погас­нувшая первая точка на индикаторе HG1 (ведь транзистор VT2 открылся при появлении уровня логической 1 на верхнем по схеме выводе резистора R8, и напряжение на коллекторе транзистора упало почти до нуля).

Если теперь хлопнуть в ладоши, на коллекторе транзистора VT1 (он является пороговым элементом, порог срабатывания которого устанавливают подстроечным резистором R5) появится положительный импульс, который запустит ждущий мульти­вибратор. Импульс мультивибратора поступит на вход С триг­гера DD3.1 и переключит триггер в единичное состояние. Сработает реле К1 и включит первую нагрузку.

Рис. 80. Схема автомата М. Павлова

Дождавшись в дальнейшем такого же состояния счетчика и хлопнув в ладоши, можно возвратить триггер в нулевое состояние и выключить первую нагрузку. Четвертой нагрузкой управляют тогда, когда оказываются зажженными три точки индикатора.

Транзисторы VT2 — VT8 могут быть другие кремниевые, рассчитанные на ток коллектора не менее 100 мА, допустимое напряжение коллектор-эмиттер не ниже 30 В и со статическим Коэффициентом передачи не менее 80; транзистор VT1 — любой из серии КТ315. Реле РЭС6, паспорт РФО.452.103, но лучше использовать реле типа МКУ48, РЭС22, способные управлять более мощной нагрузкой. Микрофон — любой угольный.