Акустический выключатель на микросхеме CD4013 и транзисторе IRF840


Уже много лет популярны волшебные выключатели света, реагирующие на хлопки в ладоши или другие громкие звуки. Их можно увидеть в художественных фильмах 70-80 годов, интересным такой выключатель может быть и сейчас.

Здесь описывается как раз такой выключатель. Включение / выключение происходит от хлопка в ладоши или другого громкого звука.

Предварительно можно настроить на определенный порог громкости, чтобы исключить ложные срабатывания.

Органом управления является акустический датчик в качестве которого используется обычный электретный микрофон, например, от магнитофона или электронного телефонного аппарата.

Как известно, такой микрофон малогабаритный, конденсаторный, но имеет встроенную схему микрофонного усилителя, питание на который подается через резистор. Этот же резистор служит и нагрузкой встроенного усилителя.

Принципиальная схема

Датчик - микрофон жестко крепится к пластмассовому корпусу выключателя изнутри. При возникновении звука достаточной громкости микрофон BF1 вырабатывает переменное напряжение, которое усиливается каскадом на VТ1.

Рабочая точка транзистора выставлена так, чтобы на его коллекторе было напряжение на уровне верхней границы логического нуля для микросхемы D1.

При этом, изменяя рабочую точку (при помощи подстроечного сопротивления RP1) транзистора VТ1 можно изменять чувствительность акустического датчика, и выставить её такой, чтобы выключатель срабатывал только на достаточно громкие звуки, а так же, на постукивание по стене возле него, а не на любые звуки в помещении.

Принципиальная схема акустического выключателя на микросхеме CD4013 и транзисторе IRF840

Рис. 1. Принципиальная схема акустического выключателя на микросхеме CD4013 и транзисторе IRF840.

При подаче на схему питания, цепь С2-R3 устанавливает триггер D1 в состояние нуля на прямом выходе. Ключ на VТ2 не открывается и питание на лампу Н1 не поступает.

При возникновении звука достаточной громкости на коллекторе VТ1 появляется усиленное переменное напряжение, воспринимаемое микросхемой 01 как импульсы произвольной формы.

Первый же импульс устанавливает триггер в состояние единицы на прямом выходе (так как единица поступала с инверсного выхода на вход D). Эта единица поступает через резистор R5 на затвор VТ2 и открывает его. Лампа Н1 включается.

При поступлении управляющего звукового сигнала (звука достаточной громкости) на вход С триггера поступает масса хаотических импульсов. Это должно вызывать многократное переключение триггера и установку его, в конечном итоге, в любое случайное состояние. Чтобы такого не происходило в схеме есть линия задержки на C3 и R4.

Она не позволяет быстро изменяться логическому уровню на входе D триггера. Поэтому триггер от каждого одного звука переключается один раз (нужно время на заряд-разряд C3 через R4, а за это время акустические колебания этого звука затухают).

Лампа освещения Н1, которой управляет данный прибор, питается через выпрямительный мост VD4-VD7, а дальше, с этого же моста, пульсирующее напряжение поступает на параметрический стабилизатор из резисторов R6-R7 и стабилитрона VD1.

Конденсатор С4 сглаживает пульсации, а стабилитрон стабилизирует напряжение питания микросхемы и электретного микрофона на уровне 12V.

Цепь из резистора R5 и диодов VD2 и VD3 служит для исключения влияния тока зарядки емкости затвора полевого транзистора VT2 на работу триггера микросхемы D1. Она подавляет импульсы тока, и исключает кратковременные перегрузки выхода микросхемы в моменты коммутации транзистора VT2. В результате, сбои в работе триггера не возникают.

Детали

Микрофон BF1 - электретный микрофон со встроенным усилителем. С двумя выводами.

Можно использовать любой аналогичный микрофон. Транзистор VТ1 - любой аналог. Микросхему CD4013 можно заменить отечественной К561ТМ2.

Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 12V. Стабилитрон 1N4742A на 12V при токе стабилизации до 380 мА. Его можно заменить каким-то другим с током не ниже 50 мА и напряжение 12V, например, КС512.

Транзистор VТ2 IRF840 можно заменить на BUZ90A, КП707В2 или другой аналог. В процессе налаживания подстраивают RP1 изначально по напряжению 4V на коллекторе VТ1, а затем уже подгоняют в процессе экспериментов так чтобы получить нужную чувствительность датчика.

Мельников А. Н. РК-02-2019.


0 306 Звук и шум
акустическое реле акустический выключатель акустический датчик акустический управление нагрузкой
Комментарии (1):
#1 BVM Май 12 2021
0

Вариант печатной платы - Скачать.

Печатная плата для акустического выключателя на микросхеме CD4013

Изменения в схеме:

  1. R1 - вместо 10к - 2,2к. В соответствии с документацией на микрофон EM6050P.
  2. Из-за микрофона же снижено питающее напряжение, с 12В до 10В (VD1 - BZV85C10). На работе это не отразилось.
  3. КТ3102 заменён на BC550.
  4. VD4...VD7 - заменены мостом DB207.
Оставить комментарий:

cashback