Двухканальный акустический выключатель

Многие годы на страницах популярных изданий публикова­лись описания различных вариантов акустических выключателей, управляющих, как и вышеописанный автомат, лишь одной на­грузкой. И вот в 1985 году популярный радиолюбительский журнал «Радио» объявил мини-конкурс на разработку автомата, способного управлять двумя, тремя и большим числом нагрузок. В результате радиолюбители предложили самые разнообразные варианты двух-, трех- и четырехканальных выключателей, отли­чающихся схемными решениями, принципом действия, элементной базой. Эти варианты наверняка найдут применение и в вашей конструкторской деятельности, поэтому познакомимся с некото­рыми наиболее интересными конструкциями. Начнем с двухканаль-ных выключателей.

Рис. 73. Схема акустического выключателя С. Рыбаева

Схема одного из них, предложенного киевлянином С. Рыбаевым, приведена на рис. 73. Звуковым датчиком в нем работает угольный микрофон ВМ1. Сигнал с датчика поступает через конденсатор С1 на ждущий мультивибратор, собранный на эле­ментах DD1.1, DD1.2. Длительность формируемого им импульса зависит от номиналов деталей R4, С2 и должна быть больше длительности входного акустического сигнала (т. е. продолжи­тельности хлопка).

Выходной сигнал этого мультивибратора поступает на вто­рой ждущий мультивибратор, выполненный на элементах DD1.3, DD1.4. Но длительность его импульса намного превышает длитель­ность импульса первого мультивибратора — она выбрана такой, чтобы могло прозвучать максимальное число звуковых сигналов-команд (хлопков в ладоши).

Одновременно выходной сигнал первого мультивибратора поступает на вход триггера DD2.1, который совместно с триг­гером DD2.2 составляет двухразрядный двоичный счетчик импуль­сов. На входы же R обоих триггеров поступает выходной сигнал второго мультивибратора.

Прямые выходы триггеров соединены с входами D триггеров DD3.1 и DD3.2, на которых выполнен регистр памяти. Входы С триггеров регистра подключены ко второму ждущему мульти­вибратору. Входы R триггеров соединены с дифференцирующей цепочкой C5R7, служащей для запрета работы регистра в мо­мент включения питания, а значит, включения какой-либо на­грузки без управляющего звукового сигнала. К выходам регистра памяти подключены транзисторные ключи с электро­магнитными реле, нормально разомкнутые контакты которых стоят в цепи нагрузок.

Как только раздается звуковая команда (хлопок в ладоши) и на выводах микрофона появляется электрический сигнал, пер­вый ждущий мультивибратор вырабатывает тактовый импульс и подает его на счетный вход триггера DD2.1. На выходах счетчика появляются сигналы двоичного кода, т. е. уровень логической 1 появится на выводе 1 при одном хлопке, на вы­воде 13 — при двух, на обоих выводах — при трех. Если же последуют четыре хлопка, .счетчик установится в исходное со­стояние — на обоих его выходах будут уровни логического 0.

Подавая различное число звуковых сигналов, можно вклю­чать или выключать нагрузки в любой последовательности.

Каково назначение второго ждущего мультивибратора? При поступлении первого звукового сигнала он включает счетчик импульсов, одновременно запрещая работу регистра памяти. По окончании хлопка (или хлопков) второй мультивибратор воз­вращается в исходное состояние и в регистр памяти записывает­ся информация с выходов счетчика. Только после этого включит­ся или выключится соответствующая нагрузка.

В автомате могут быть использованы аналогичные по на­значению микросхемы серий К561, К564. Транзисторы должны быть со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50, а реле — срабатывающие при напряжении 7…8 Вис контактами, рассчитанными на управление данными нагрузками (телевизор, радиоприемник и т. д.).

Питать автомат можно от источника постоянного тока напря­жением 9 В ±5 % при токе нагрузки до 100 мА. В исходном состоянии потребляемый автоматом ток не превышает 10 мА.

При налаживании автомата подстроечным резистором R3 устанавливают такое напряжение на входе элемента DD1.1, при котором первый мультивибратор находится в устойчивом состоя­нии (на выводе 4 элемента DD1.2 уровень логического 0).

Рис. 74. Схема автомата В. Димова

Похожий по принципу действия автомат (рис. 74) предложил В. Димов из Народной Республики Болгарии (г. Русе). Выполнен он на микросхемах серии К155 и транзисторах. В автомате использованы угольный микрофон ВМ1, два ждущих мульти­вибратора (один — на элементах DD1.1 и DD1.2, второй — на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT2), счетчик импульсов на триггерах DD2.1, DD2.2 и электронные ключи на транзисторах VT3 — VT5 с электромагнитными реле К1 — КЗ.

Как и в предыдущей конструкции, при подаче сигнала (хлопок в ладоши) срабатывают оба ждущих мультивибратора. Первый формирует тактовый импульс, поступающий на счетчик, второй — импульс «ожидания», необходимый для отключения цепи нагрузок (контактами К1.1) на период работы счетчика.

Когда второй мультивибратор возвратится в исходное состоя­ние, реле К1 отпустит и контактами К1.1 подаст напряжение питания на остальные реле. В зависимости от состояния счет­чика будет включена либо первая нагрузка, либо вторая, либо обе, либо обе выключены. Состояние счетчика, а значит, работу той или иной нагрузки контролируют по светодиодам HL1, HL2, которые могут быть для наглядности разных цветов свечения.

Рис. 75. Схема автомата А. Попова

Несколько иное решение реализовано в акустическом автома­те (рис. 75), предложенном одесситом А. Поповым. В нем сигнал акустического датчика — микрофона ВМ1 усиливается каскадом на транзисторах VT1, VT2, в котором конденсаторами С1 и С2 введено ограничение полосы пропускания в области нижних ча­стот, что повысило помехозащищенность автомата к посторон­ним шумам.

Далее следуют два ждущих мультивибратора (один — на элементах DD1.1, DD1.2 и транзисторе VT3, другой — на тран­зисторах VT4, VT5 и элементе DD1.3), триггер сброса DD2, двоичный счетчик на триггерах DD3.1, DD3.2 и ключевое устрой­ство на элементе DD1.4, транзисторах VT6, VT7 и электромаг­нитных реле Kl, K2.

Появляющийся (в результате хлопка в ладоши) на выходе усилителя сигнал звуковой частоты в виде серии импульсов разной амплитуды и длительности запускает первый ждущий мультивибратор, который вырабатывает два одиночных импульса одинаковой длительности, но разной полярности. Положитель­ный импульс с вывода 6 элемента DD1.2 поступает на вход счет­чика, а отрицательный импульс с вывода 3 элемента DD1.1 — на второй ждущий мультивибратор. Выходной сигнал этого мульти­вибратора воздействует на триггер DD2, который управляет ра­ботой счетчика. Одновременно этот сигнал поступает на эле­мент DD1.4, в результате чего открываются диоды VD1, VD2 и за­крываются транзисторы VT6, VT7.

А в это время на вход счетчика поступают импульсы, пре­образованные из акустических сигналов-хлопков. По окончании времени выдержки второго мультивибратора (1,5…2 с после по­следнего хлопка) диоды VD1, VD2 закрываются. В зависимости от состояния счетчика транзисторы VT6, VT7 могут быть либо открыты (один или оба), либо закрыты (тоже один или оба).

Особенностью автомата является работа второго ждущего мультивибратора — отсчет его выдержки начинается с каждого нового хлопка. Он как бы «ждет», когда кончатся сигналы-хлопки, а затем возвращается в исходное состояние. При этом изменяет свое состояние и триггер DD2. Если от первой серии хлопков он не мог сбросить счетчик в нулевое состояние и на выходе счетчика появлялась определенная информация, то после следующей серии хлопков (или одного хлопка — не имеет значе­ния) триггер DD2 сбросит счетчик на нуль, и все нагрузки окажутся обесточены. Поэтому условно можно считать, что пер­вые хлопки используются для включения нужной нагрузки (или обеих нагрузок), а последующие — на выключение. Так, по одному хлопку в режиме включения сетевое напряжение подается на первую нагрузку (срабатывает реле K1), по двум — на вторую (срабатывает реле К2), по трем — на обе (срабатывают оба реле).

Для контроля состояния счетчика и включения нагрузок слу­жат светодиоды HL1 и HL2. Нагрузки включают в сеть последо­вательно с контактами реле (как это было в одноканальном выключателе).