Акустические выключатели. Устройство и работа. Применение. Акустический выключатель: как сделать простой и надежный хлопковый выключатель Как сделать простейший звуковой выключатель света
Содержание:Многие современные системы освещения оборудованы дистанционным управлением. С этой целью используются пульты, а также оборудование сигнального типа, например, хлопковый выключатель. В данном случае толчком к включению и выключению является звук достаточной интенсивности, по своей силе примерно равный хлопку в ладоши. Ранее сборка таких схем производилась исключительно радиолюбителями. В настоящее время звуковые устройства можно свободно приобрести в большинстве магазинов электротоваров.
Хлопковый выключатель света
Для того чтобы привести в действие подобный выключатель, нужно просто хлопнуть в ладоши. В результате, произойдет включение или выключение прибора. Обычно эти устройства устанавливаются в помещениях с минимальным уровнем шума - в спальнях, подсобках, кладовых, подвалах и т.д. Не рекомендуется использовать хлопковые выключатели в шумных местах с большим количеством людей, поскольку излишний шум может снизить качество работы прибора. Для установки совершенно не подходят офисы, производственные площадки и мастерские.
Нередко эти устройства путают с акустическими выключателями. Основное отличие между ними заключается в том, что акустическое устройство срабатывает на любой шум, а хлопковый выключатель по хлопку. Данные приборы хорошо зарекомендовали себя в семьях с маленькими детьми, которые не могут дотянуться до обычного выключателя. Теперь ребенку достаточно хлопнуть в ладоши, чтобы включить или выключить свет.
Схема выключателя по хлопку
Все хлопковые выключатели устанавливаются по стандартной схеме, аналогично одно- или . У некоторых моделей могут быть свои индивидуальные особенности, но общие принципы остаются неизменными. То есть, одноклавишный прибор подключается в сеть таким образом, чтобы он мог питать хлопковое устройство.
Выключатель и светильник работают по стандартной схеме. Вначале через щиток и распределительную коробку нужно подвести питание к обычному выключателю. Нулевой провод от щитка подводится к одной лампе или группе светильников. Сами лампы соединяются параллельно с отключающим устройством.
Цепь питания, идущая к клавишному выключателю, должна быть прервана и подведена к акустическому устройству. Данная операция очень простая в связи с небольшими размерами прибора, допускающими установку непосредственно на корпус светильника. Поэтому устраивать дополнительные штробы в стене не требуется.
Каждый стандартный выключатель оснащен двумя парами проводов - белого и черного цвета. Белые провода подключаются к питанию, то есть к фазному и нейтральному кабелям от щитка, а черные - к нагрузке. Соединение проводников рекомендуется выполнять обычной скруткой или с помощью клемм. В данном случае пайка мест соединений не применяется.
По окончании подключения производится включение стандартного клавишного выключателя и проверяется работа всей системы. При необходимости его можно полностью убрать из схемы и подключить питание напрямую к хлопковому устройству. Остается лишь настроить прибор таким образом, чтобы исключить ложные срабатывания от посторонних звуков.
Хлопковый выключатель своими руками
Во всех акустических или хлопковых системах присутствует микрофон, с помощью которого происходит регистрация звука. Кроме того, схема дополняется реле времени или , управляющим силовым реле. В стандартной схеме, работающей с напряжением 220 В, сигнал, поступающий с микрофона, усиливается транзистором Т1. Далее он проходит к узлу согласования сопротивления и эмиттерному повторителю транзистора Т2. Для сборки триггера и компаратора сигнала используется цифровая микросхема.
Основной функцией компаратора является защита выключателя от акустических помех, отсечение продолжительных или слишком коротких звуков. При прохождении сигнала состояние триггера изменяется на положение включено или выключено. Таким образом, триггер через тиристор и силовой транзистор осуществляет управление осветительным прибором. Аналогичная схема может быть собрана на базе интегрального таймера.
Составление схемы будет более удобным, если на ней выделить определенные зоны. В них входят усилитель микрофона на транзисторе, компаратор на микросхеме, триггер и транзистор, управляющий силовым реле.
Самостоятельно хлопковый выключатель можно собрать на основе микроконтроллера Ардуино. Для этого понадобятся платы звукового модуля, силового реле и Arduino Nano. Кроме того, будет необходим компьютер, шнур USB и блок питания на 5 вольт. Для прошивки микроконтроллера на компьютер устанавливается программа Ардуино.
С помощью изменения некоторых регулировочных параметров звукового реле, можно выполнить его тонкие настройки. Подключение проводов выполняется так же, как и в стандартных схемах. Остается установить защитный порог от ложных срабатываний и помех и устройство готово к работе.
В наше время становится популярным дистанционное управление освещением . Для этого можно использовать звуковой или хлопковый выключатель. Если звук достаточно интенсивный, равный по силе хлопку в ладоши, происходит включение или отключение света. Если раньше подобные электрические схемы собирали радиолюбители, сейчас устройство можно купить во многих магазинах электротоваров.
Модель хлопкового выключателя
Схемы подключений
Простейшее устройство, которое делают своими руками, работает от микрофона, с усилением сигнала в несколько раз. Одна из таких схем приведена на рисунке ниже. Все компоненты легко доступны.
Схема работы хлопкового выключателя
Усилитель состоит из двух транзисторов (КТ315). Сигнал с микрофона (М) проходит через них, усиливается и поступает на базу мощного транзистора (КТ 818). Он управляет реле (Rel1), замыкающего или размыкающего свой контакт в цепи питания лампы или другой нагрузки: кондиционера, вентилятора и др. Чувствительность прибора составляет 4-5 м, что достаточно для бытовых помещений. Звук, подаваемый периодически, поочередно обеспечивает подключение и отключение нагрузки от сети.
Схема является одной из самых простых, тем более что микрофон можно взять из старого магнитофона или телефона. Распространен электретный микрофон. Один вывод у него соединен с корпусом (минус). Его несложно прозвонить и найти. Потребление энергии у прибора незначительное, а подаваемое напряжение составляет 3,5-16 В.
Вместо реле можно подключить светодиодную лампу небольшой мощности, которая будет основной нагрузкой. Тогда в схеме не будет механических частей, и надежность ее повысится. Лампочка вполне подойдет для ночника, освещения бытового помещения, а также комнаты, где ночью трудно сориентироваться, а основной выключатель найти сложно.
Приведенная схема выключателя слишком проста. Можно собрать своими руками более совершенное и надежное устройство на тринисторах.
Схема подключения хлопкового выключателя на тринисторах
Основой является триггер из тринисторов (V2), (V3) и транзисторный ключ (V4). Триггер подключен к делителю напряжения из микрофона (В1) и резистора (R8). Ключ управляет лампой (Н1). Питание триггера производится через диод (V9) и резисторы (R9), (R10). Напряжение выравнивается с помощью конденсатора (С7) и стабилитрона (V1).
Устойчивое состояние триггера будет, когда один из тринисторов включен, а другой – выключен. Когда подается звуковой сигнал от микрофона, на делителе напряжения появляется импульс, переводящий триггер в другое состояние. При этом лампа или включится, или выключится.
Мощность нагрузки выключателя составляет около 100 Вт. Если ее надо увеличить, берутся диоды (V5-V8) мостовой схемы более мощные, а тринисторы устанавливаются на радиаторы.
Освещение лестничной площадки
Для межэтажного освещения целесообразно использовать акустический датчик с фотореле.
Схема выключателя, совмещённого с фотодатчиком
Фотодиод (VD1) образует делитель напряжения с резистором (R2), образующим с ним делитель напряжения и позволяющим регулировать чувствительность датчика. Если фотодатчик не нужен, его отключают, установив резистор (R2) на минимум.
Схема базируется на микросхеме К176ЛА7, элементами которой являются D1.1-D1.4. D1.1 и D1.2, они предназначены для устранения дребезга автомата включения света при пороговых значениях освещенности.
Звуковой сигнал улавливается электретным микрофоном и преобразуется в электрический. Затем он усиливается биполярными транзисторами и подается на логические элементы (D1.3) и (D1.4), вырабатывающие импульс продолжительностью около 10 сек. В течение этого времени лампа освещения (La1) остается включенной. В дневное время лампа отключается управляющим сигналом, поступающим с выхода (4) элемента (D1.2).
Автоматический плавный выключатель
Выключатель служит для плавного включения света от сигнала аналогового микрофона на заданное время.
Схема работы плавного акустического выключателя
Звук поступает на микрофон, преобразуется в электрический сигнал и усиливается, проходя через операционный усилитель (DA1.1), заряжает конденсатор (С6). Когда заряд становится больше, чем на емкости (С7), компаратор (DA1.2) переключается, и на его выходе вместо нуля появляется сигнал логической единицы. В результате запускается генератор на транзисторе (VT1), он подает импульсы, открывающие симистор (VS1), через который подается питание на лампу (EL1).
Через определенное время напряжение на конденсаторе уменьшится. По мере его снижения на симистор поступают управляющие импульсы с возрастающей фазовой задержкой, вызывая плавное выключение лампы.
Подобрав номиналы (С6) и (R5), можно включать лампу до 3 минут.
Производители
Хлопковый выключатель “Экосвет”
Снижение цен на электронику делает нецелесообразным изготовление акустических выключателей света своими руками. Выключатель “Экосвет” работает со всеми видами ламп на 220 В. Технические характеристики:
Устройство крепится саморезами за крепежные лапки. Принцип работы заключается во включении и отключении нагрузки по одному хлопку. Выключатель не следует располагать в помещениях, где может присутствовать посторонний звук. Допускаются ложные срабатывания, несмотря на то, что он настроен преимущественно на хлопки.
“Экосвет” подключается к сети 220 В по схеме подключения плавного акустического выключателя, изображенной на рисунке выше. При этом видно, что он связан с обычным выключателем, который нужен для того, чтобы обесточить схему и вывести ее из работы.
Схема подключения хлопкового выключателя “Экосвет”
Выключатель “Claps”
Современная модель выключателя “Claps” – это одна из новых разработок, где звук обрабатывается микропроцессором. Устройство настроено на несколько хлопков и не реагирует на другой посторонний звук. При этом обязательным условием для включения или отключения света является подача сигналов подряд. В одном помещении можно устанавливать несколько таких выключателей, реагирующих на определенное количество хлопков. Для этого на электронной плате устройства нужно установить перемычку в определенное положение. Таким образом, подавая нужное количество равномерно следующих друг за другом сигналов, можно управлять несколькими приборами, например, источниками света, вентилятором, увлажнителем воздуха, музыкальным центром и другими.
Открывание с помощью электропривода штор хлопками может произвести впечатление на гостей. Устройство управления имеет размеры спичечного коробка и может легко быть спрятанным в корпусе прибора или в подрозетнике выключателя. Под версию “Claps Plug” можно легко приспособить любой бытовой прибор с электрическим шнуром, который будет включаться по звуку.
Хлопковый выключатель “Claps Plug”
Подобное срабатывание лучше защищает от постороннего шума. Этим модель отличается от акустического выключателя. Лампы могут быть любые. По сравнению с предыдущей моделью, цена устройства значительно выше (2450 руб.).
Если в хлопковом выключателе предусмотрено плавное включение нагрузки, то с люминесцентными лампами он работать не будет. Выключатель “Claps” с ними можно использовать.
Принцип работы. Видео
Про принцип работы и схему устройства хлопкового выключателя можно узнать из видео ниже.
При установке и настройке хлопкового выключателя света следует выполнять меры безопасности по работе с электричеством. После установки требуется выставить необходимую чувствительность. Устройства надежно работают в помещениях, где отсутствует посторонний звук. Можно также предусмотреть переключение на работу от обычного выключателя.
На рисунке изображена схема изготовленного мной акустического реле. Данная схема ранее нигде не печаталась. Особенностью конструкции является использование угольного микрофона. Такие микрофоны используются в телефонных аппаратах, в которых отсутствуют усилители не передаче и приеме (ТА-68, ТАН-70, ТАИ-43 и другие). Амплитуда электрических колебаний микрофона достаточна для связи на десятки километров без использования усилителей. Кроме того, он обладает невероятной чувствительностью. Недостатком является узкая полоса пропускания звукового частотного спектра. Но в нашем случае это является плюсом, так как отсекаются лишние звуки и помехи.Работа схемы. При хлопке в ладоши или щелчке угольный порошок в микрофоне перемещается и меняет свое сопротивление. При этом в точке соединения ограничительного резистора R1 и микрофона появляется переменная составляющая, которая через разделительный конденсатор С 1 поступает на базу транзистора Т 1. Транзистор Т1 является одновременно усилителем переменного и постоянного напряжения. С помощью резистора R2 транзистор Т1 находится в приоткрытом состоянии. Переменная составляющая поступившая на базу, усиливается транзистором и, с коллектора через конденсатор С2, поступает на выпрямитель-удвоитель, собранный на элементах DD1, DD2, C3. Удвоенное постоянное напряжение накапливается на конденсаторе С3, который разряжается по цепи: минус конденсатора, резистор R1, база-эмиттер Т1, плюс конденсатора. Транзистор при этом лавинообразно открывается, срабатывает реле Р1, его контакты замыкаются на время действия звукового сигнала. При настройке работы схемы, иногда оказывается, что её чувствительность слишком велика, срабатывает от проходящих по улице автомашин или от взмаха руки вблизи микрофона. Всё зависит от типа используемого реле. Загрубить схему можно включив последовательно конденсатору С1 переменный резистор. Для того, чтобы переключать нагрузку (лампочки) с помощью хлопков, необходимо дополнить схему триггером. Схема такого триггера на поляризованном реле показана на рисунке 2 - ранее так-же нигде не печаталась.
При подаче звукового сигнала (хлопка, щелчка) временно замыкаются контакты реле КР1. Переменное напряжение 220 В через лампочку Л1 диод D1 положительным полупериодом прикладывается к концу второй обмотки реле РП-4 вывод 8, начало обмотки вывод 7, ограничитель тока резистор R1, конденсатор С1, замкнутые контакты реле КР1, вывод 220В. Зарядный ток конденсатора С1 переключает якорь реле в левое по схеме положение, лампочка Л1 загорается, а лампочка Л2 гаснет, диод D1 блокируется контактами реле, а диод D2 разблокирован и готов к работе. При поступлении следующего звукового сигнала, контакты реле Р1 КР1 замыкаются. Напряжение 220 В через лампочку Л2 и диод D2 прикладывается плюсом к началу первой обмотки контакт 5, с выхода обмотки контакт 6 поступает на резистор R1 и перезаряжает конденсатор С1. Поляризованное реле переключает якорь к правому по схеме контакту. Диод D2 блокируется, а диод D1 готов к работе в следующем цикле. Лампочка Л1 гаснет, а лампочка Л2 загорается. Таким образом при поступлении звуковых сигналов происходи поочерёдное переключение нагрузки. Для того, чтобы триггер выполнял функцию включения и выключения только одной лампочки, нужно исключить из схемы одну из лампочек, а вместо неё включить последовательную цепочку из конденсатора 0.33мкф х 300 В и резистора 5–10 кОм, 2 Вт. При настройке работы триггера необходимо отрегулировать якорь поляризованного реле так, чтобы он хорошо переключался и надёжно фиксировался в правом или левом положении.
Правильно определить начало и конец обмоток реле или поменять полярность включения одного из диодов. Конечно данная конструкция акустического реле на угольном микрофоне больше подходит для начинающих, поэтому в следующей статье будет описано на одной микросхеме, а в качестве датчика использован пьезоэлемент.
Обсудить статью ПРОСТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ
Акустический выключатель очень полезная и нужная вещь в хозяйстве, тем более если вы хотите автоматизировать некоторые приборы или освещения в своём доме и добавить креативности в своё жилище! С помощью акустического включателя, можно выключать и включать освещение или использовать его для других приборов, например для электрического чайника или вентилятора.
Данная схема полностью рабочая, налаженная и стабильно работает. В интернете есть много схем подобных устройств, но при их сборке возникает масса проблем с работоспособностью и часть поднимаются длинные обсуждения в конце которых, проблема часто не решается. Ниже представлена сама схема.
Схема питается напряжением от 5 до 9 вольт, так что подобрать источник питания не представит труда. Можно использовать к примеру крону или другие батареи и аккумуляторы. Если вам нужно стационарное питание, то в сети есть множество схем блоков питания, подойдёт даже бестрансформаторный.
Печатная плата сделана под DIP компоненты, но не смотря на это, имеет достаточно компактные размеры и подобрать для неё корпус не составит труда. Скачать печатную плату можно по ссылке:
(скачиваний: 726)
Список деталей для сборки
Изготовление печатной платы
Объяснять подробно как изготовить печатную плату я не буду, так как это займет много времени. Файл печатной платы открывается с помощью программы sprint-layout 6.0:
(скачиваний: 612)
В схеме используется диод VD1, он нужен для защиты транзистора VT3 от ЭДС катушки реле. Если вы будете подключать в качестве нагрузки реле, то диод нужно поставить, если будет использоваться лёгкая нагрузка, то вместо него можно поставить перемычку.
После изготовления платы, во избежании окисления, пролудите порожки оловом. Откройте программу sprint-layout 6.0 и припаяйте все детали на ней, согласно расположению. Если всё сделано правильно, детали и номиналы не перепутаны, то устройство должно заработать сразу без каких либо проблем.
Вот так выглядит собранный акустический выключатель.
И ещё одно фото с подключённый батареей и светодиодом на нагрузке.
Хотелось бы сказать об одной проблеме которая может возникнуть. В схеме стоит резистор R8 на 1.5 кОм, если вы будете использовать в качестве нагрузки светодиод то его можно оставить, если планируете устанавливать реле, то замените резистор на 2 Ом. Больше проблем возникнуть не должно))
В итоге получился не дорогой но очень эффективный и полезный прибор, который обязательно найдет своё применение в хозяйстве!))
Для повышения своего комфорта и упрощения повседневной рутины люди постоянно придумывают новые приборы. Сегодня мы рассмотрим устройство для дистанционного управления полезной нагрузкой, с помощью хлопков. Самодельный хлопковый выключатель пригодится, к примеру, для включения света в тамбуре или кладовой, где обычно поиск нужного выключателя доставляет много неудобств. Для читателей сайта мы подробно расскажем, как сделать такое устройство своими руками, какие детали для этого нужно подготовить и по какой схеме осуществлять сборку.
Схемы сборки
Все хлопковые или акустические автоматы объединяет наличие в схеме микрофона, который нужен для регистрации звука. Также в конструкции предусмотрен усилитель, триггер или , для управления силовым переключателем.
В данной схеме, работающей от сети 220в, сигнал с электретного микрофона поступает на транзистор VT1 для усиления, далее на узел согласования сопротивления и эмиттерный повторитель на транзисторе VT2. А затем на компаратор и триггер, собранные на цифровой микросхеме К561ТМ2.
Компаратор необходим для защиты выключателя от акустических помех, он отсекает слишком короткие или продолжительные звуки. Сигнал, который прошел через фильтр, меняет состояние триггера (на включено или выключено), а тот в свою очередь через силовой транзистор, реле и тиристор управляет нагрузкой. В качестве нее может выступать любая лампа, например — накаливания.
Вот похожая по назначению схема сборки самодельного хлопкового выключателя — на интегральном таймере.
Для удобства изучения схемы мы выделили на ней основные узлы: усилитель микрофона на транзисторе КТ3102, компаратор на микросхеме ne555, триггер ТМ561 и транзистор КТ3102, который управляет силовым реле.
Не менее интересным будет самостоятельная сборка акустического реле на микроконтроллере Ардуино и готовых модулях к нему, что существенно упростит понимание принципов работы начинающими и позволит точно настроить некоторые параметры работы.
Чтобы сделать хлопковый автомат своими руками, необходимо подготовить три платы:
- Arduino Nano;
- звуковой модуль;
- модуль силового реле (обратите внимание, чтобы он был на 5 вольт).
Также необходим компьютер для загрузки прошивки, USB-шнур, блок питания на 5 Вольт (подойдет любая зарядка для телефона). На ПК нужно установить программу Arduino IDE, для прошивки микроконтроллера. Скачать ее можно бесплатно с официального сайта разработчика платы.
Скопировав текст скетча (программы) и вставив его в окно Arduino IDE, можно сразу же прошить контролер. Изменяя некоторые параметры и перезаписывая устройство, можно тонко настроить самодельное звуковое реле под себя для стабильной работы. Как видим из схемы, на к контролеру подключено четыре провода: два на питание. Желтый провод, подключенный к контакту 13, предназначен для управления силовым реле. Зеленым отмечен провод управления от модуля микрофона, подключенный к аналоговому входу А0 контроллера.
Микросхема содержит в себе 8 аналоговых входов и 14 цифровых контактов вход/выход. Для нашего проекта мы взяли А0 и D13, так как вместе с ним загорается светодиод на плате Ардуино, и вы сможете наглядно увидеть, когда на релейный модуль подается сигнал.
Скетч Ардуино для изготовления звукового реле:
Изменяя значение x в строке if(analogRead(Al)>x), мы устанавливаем порог чувствительности, максимальное значение которого — 1024. Внося изменения в строку delay, изменяется промежуток задержки после исполнения скетча. Тем самым устанавливается время готовности к переключению. В дополнение с этим регулируется защитный порог от помех и ложных срабатываний. Кроме того, чувствительность микрофона можно подкорректировать переменным резистором на плате с помощью маленькой отвертки.
Для проверки и настройки схемы, нами была взята плата Ардуино UNO, основанная на базе микроконтроллера ATmega238. При этом подходят и любые другие модели, так как мы не задействуем много пинов платы, а скетч не требует высокой производительности.
На видео ниже наглядно показывается самодельный хлопковый выключатель, который мы собрали по предоставленной схеме:
Видео инструкции
Несколько простых идей позволяющих самостоятельно изготовить акустический выключатель света, предоставлены на видео:
Теперь вы знаете, как сделать хлопковый выключатель своими руками. Надеемся, предоставленные варианты сборки, простейшие схемы и видео уроки были для вас полезными и интересными!
Также читают:
