Одноканальный акустический выключатель

А теперь поговорим об автоматах, которые по звуковым сигналам способны включать или выключать нагрузку (радио­приемник, телевизор, магнитофон и т. д.). Скажем, при одном сравнительно громком сигнале (хлопок в ладоши) автомат вклю­чает нагрузку в сеть, при другом выключает. Перерывы между хлопками могут быть сколь угодно большими, и все это время нагрузка будет либо включена, либо выключена. Подобный ав­томат и получил название акустический выключатель.

Если автомат управляет только одной нагрузкой, его можно считать одноканальным, как, например, акустический выключа­тель, схема которого приведена на рис. 70. По ней и разберем работу автомата. Начнем с того момента, когда раздался звуковой сигнал. Микрофон ВМ1, являющийся датчиком автомата, пре­образовал его в электрический сигнал звуковой частоты. С движка подстроечного резистора R1 (он является регулятором усиления автомата, а значит, регулятором порога срабатывания акустиче­ского выключателя) часть сигнала подается через конденсатор С1 на первый каскад усилителя ЗЧ, выполненный на транзисторе VT1.

Нужное для нормальной работы транзистора напряжение смещения на базе образуется благодаря включению между базой и коллектором резистора R2.

С нагрузки первого каскада (резистор R3) усиленный сигнал поступает через конденсатор СЗ на следующий каскад, выполнен­ный на транзисторе VT2 по такой же схеме, что и первый. С коллекторной нагрузки (резистор R6) сигнал подается через конденсатор С4 на каскад, выполненный на транзисторе VT3. Он одновременно является усилителем переменного напряжения и усилителем постоянного тока. С подобным каскадом вы уже встречались ранее (в звуколокаторе, в игрушке «Дрессированная змея»). Если сигнала нет, смещение на базе транзистора не­значительное — оно зависит рт сопротивления резистора R7. Через нагрузку каскада (обмотку реле) протекает слабый ток, недоста­точный для срабатывания реле.

Рис. 70. Схема одноканального акустического выключателя

Как только на базе появляется сигнал ЗЧ, он усиливается, выделяется на обмотке реле (она представляет для таких сигна­лов сравнительно большое сопротивление) и поступает через конденсатор С5 на детектор. В результате напряжение смещения на базе транзистора возрастает, увеличивается и постоянный ток в цепи коллектора транзистора. Срабатывает реле К1.

В таком положении реле находится недолго — это зависит от продолжительности звукового сигнала. Но и этого времени вполне достаточно, чтобы контакты К1.1, замкнувшись, подали сигнал на своеобразный триггер — импульсное устройство с двумя устойчивыми состояниями, — выполненный на реле К2.

Рассмотрим подробнее работу триггера. Сразу же после включения автомата заряжается до напряжения питания оксид­ный конденсатор С6 (через резистор R8 и нормально замкнутые контакты группы К2.1). Как только замыкаются контакты К1.1, конденсатор С6 подключается к обмотке реле К.2, и оно срабаты­вает. Замыкающиеся контакты группы К2.1 подключают к источ­нику питания обмотку реле К2 (через резистор R9), и оно встает на самоблокировку. Теперь при замыкании контактов К1.1 реле К2 будет удерживаться током, протекающим через его обмотку и резистор R9. А конденсатор С6 при этом разрядится через резисторы R8 и R10.

При следующем появлении звукового сигнала, когда вновь сработает реле К.1, контакты К. 1.1 подключат разряженный кон­денсатор С6 к обмотке реле К2. При этом через цепь R9C6 потечет зарядный ток конденсатора, напряжение на обмотке реле упадет и реле отпустит. Контакты К2.1 возвратятся в исходное положение.

Таким образом, от одного звукового сигнала реле К2 сраба­тывает, от другого отпускает. Соответственно его контакты К2.2 либо подключают нагрузку, питающуюся через разъем XS1, к сети, либо отключают ее.

Для питания акустического выключателя использован блок, состоящий из понижающего трансформатора Т1 и двухполупериодного выпрямителя, выполненного на диодах VD3 — VD6 по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение фильтруется оксидным конденсатором С7. Чтобы предупредить возможное самовоз­буждение усилителя, питание на первый каскад подается через фильтрующую цепочку R4C2.

Рис. 71. Печатная плата акустического выключателя

О деталях автомата. Транзисторы первых двух каскадов высокочастотные. Объясняется это вовсе не необходимыми ча­стотными параметрами усилителя, а получением возможно боль­шего усиления при меньшем числе каскадов. А для этого нужны транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи. Та­ким требованиям отвечают транзисторы П416Б. Отберите те из них, у которых коэффициент передачи 100… 120. В третьем каскаде можно использовать транзисторы МП25А, МП25Б, МП26А, МП26Б с коэффициентом передачи 30…40.

В детекторе могут работать диоды Д9В — Д9Л или Д2Б — Д2Ж, а в выпрямителе — любые из серий Д226, Д7. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, подстроечный — СПО-0,5. Оксидный кон­денсатор С2 — К50-12, С6 и С7 — К50-3, остальные — МБМ.

Реле К1 — РЭС6, паспорт РФО.452.143, с сопротивлением обмотки 550 Ом, током срабатывания 22 мА и током отпускания 10 мА. Реле К2 — РЭС9, паспорт РС4.524.200, с сопротивле­нием обмотки 500 Ом, током срабатывания 28 мА и током отпускания 7 мА. Подойдут и другие реле, но при их выборе следует помнить, что реле К.1 должно срабатывать при токе не более 25 мА и отпускать при токе не менее 8 мА, а К2 срабаты­вать при токе не более 40 мА и отпускать при 6… 15 мА.

Рис. 72. Внешний вид автомата и размещение деталей внутри корпуса

Под эти детали и рассчитана печатная плата (рис. 71), изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотексто­лита. Соединительные проводники выполнены методом прорезания изоляционных канавок в фольге. Для крепления реле К1 в плате вырезано окно прямоугольной формы, под колодки же с контак­тами реле К2 в плате выпилены фигурные отверстия. Соединения выводов обмоток и контактов обоих реле выполнены со стороны печатных проводников. С этой же стороны смонтированы ре­зисторы R8 — R10.

Если есть возможность, выполните проводники методом трав­ления рисунка платы в соответствующем растворе — тогда про­водники могут быть меньшей ширины, что уменьшит склонность усилителя к самовозбуждению. Можно вообще обойтись без фольгированного материала и смонтировать детали навесным способом на плате таких же размеров из подходящего изоляцион­ного материала. Для подпайки выводов деталей на плате устанав­ливают монтажные шпильки и соединяют их между собой в со­ответствии со схемой.

Двумя уголками плату прикрепляют к дну корпуса (рис. 72), изготовленного из органического стекла. Заготовки стенок и дна корпуса соединены между собой металлическими уголками. Верх­няя крышка корпуса съемная, она крепится винтами к уголкам. Снаружи такой корпус можно оклеить декоративной пленкой.

В передней стенке корпуса вырезано отверстие диаметром 14 мм и напротив него изнутри приклеен звуковой датчик — капсюль от головных телефонов ТОН-2. Подойдут капсюли от других телефонов, например ТОН-1, ТЭГ-1, капсюли ТК.-47, ДЭМШ.

В боковой стенке напротив подстроечного резистора про­сверлено отверстие под отвертку. На задней стенке размещены выключатель питания Q1 (тумблер ТВ2-1), держатель предо­хранителя с предохранителем FU1 и двухгнездная розетка XS1. Через отверстие в задней стенке выведен шнур питания с вилкой ХР1 на конце.

Рядом с платой к дну корпуса прикреплен трансформатор пи­тания Т1. Он самодельный и выполнен на магнитопроводе Ш16Х Х32. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 160 витков ПЭВ-1 0,2. Подойдет и готовый трансформатор мощностью не менее 5 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 13…15 В.

Прежде чем налаживать автомат, нужно тщательно проверить монтаж, убедиться в надежности соединений. Включив автомат, измеряют выпрямленное напряжение на конденсаторе С7 (при­мерно 19 В), а затем — напряжение на конденсаторе С2 (около 7,5 В). Затем измеряют ток коллектора транзистора VT1 (1,2 мА) и VT2 (1,5 мА) и при необходимости устанавливают их подбором резисторов .R2 и R5 соответственно.

После этого движок подстроечного резистора RI устанавли­вают в верхнее по схеме положение, прикрывают микрофон и из­меряют ток коллектора транзистора VT3 (2 мА) — он должен быть хотя бы на 1…2 мА ниже тока отпускания используемого реле. Точнее этот ток устанавливают подбором резистора R7.

Открыв микрофон и плавно перемещая движок резистора из нижнего по схеме положения в верхнее, хлопают в ладоши и замечают увеличение тока коллектора транзистора VT3. При определенном положении движка резистора этот ток должен возрастать до тока срабатывания реле К1, но по окончании хлоп­ка падать ниже тока отпускания.

Далее включают в розетку XS1 вилку настольной лампы и проверяют действие триггера. При первом хлопке лампа должна, например, зажигаться, а при последующем — гаснуть. Если же она при хлопке зажигается, а после него сразу же гаснет, значит протекающий через резистор R9 и обмотку реле К2 ток ниже тока отпускания. В этом случае достаточно подобрать резистор R9.

Может наблюдаться и такое явление — лампа хорошо управ­ляется хлопками, а, например, после громкого и продолжительно­го произнесения какого-нибудь слова не гаснет. Это свидетельству­ет о том, что протекающий через резистор R8 и обмотку реле К2 ток выше тока отпускания, и он удерживает якорь реле. Достаточ­но подобрать резистор R8 с большим сопротивлением — и дефект будет устранен.

Окончательно движок подстроечного резистора устанавли­вают в такое положение, при котором настольная лампа зажи­гается от хлопка в ладоши с расстояния 4…5 м. Стабильность работы автомата желательно проверить при пониженном на 10 % напряжении сети (например, с помощью автотрансформатора).

Мощность нагрузки, подключаемой к автомату, определяется в основном допустимым током через контакты К.2.2 и не должна превышать 100 Вт. Для более мощной нагрузки желательно за­менить реле РЭС9 на МК.У48 или аналогичное, рассчитанное на коммутацию нагрузки мощностью до 500 Вт.

Если вы решили изготовить такую приставку к настольной лампе, совсем не обязательно выполнять ее в виде отдельной конструкции. Можно изготовить декоративную подставку под лампу и в ее корпусе разместить детали автомата.