Akustischer Sensor für Weihnachtsbaumgirlande. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Unter den vielen elektronischen Geräten nehmen einfache akustische Signalsensoren einen besonderen Platz ein, die aufgrund ihrer Vielseitigkeit im Alltag nahezu unbegrenzt einsetzbar sind: von Sicherheitssystemen bis hin zu automatischen Schaltern oder Komponenten komplexerer Geräte, die durch Geräusche aktiviert werden (akustische). ) Belichtung. Zum Beispiel ein Signalgerät für erhöhten Geräuschpegel in einem Raum (mittlerweile werden solche Geräte immer relevanter). Als Sonderfall können akustische Sensoren sogar bei Zaubertricks eingesetzt werden, beispielsweise an einem Neujahrsbaum, wenn aus den Worten „Weihnachtsbaum, brenn!“ Lichter werden automatisch eingeschaltet.

Grundlage für die oben genannten Geräte ist die nachfolgend vorgestellte elektronische Baugruppe. Sein Merkmal ist eine sehr hohe Empfindlichkeit, die auf die Kombination des piezoelektrischen Elements VM1 und Transistoren mit hohen Stromverstärkungseigenschaften in der Schaltung zurückzuführen ist.

(zum Vergrößern klicken)

Der Knoten ist ein Audiofrequenzverstärker (AF), der auf Transistoren mit einem großen statischen Stromübertragungskoeffizienten basiert. Als Sensor dient die piezoelektrische Kapsel BM1 – sie wandelt das Schallsignal in elektrische Schwingungen um.

Der Knoten der Transistoren VT1 und VT2 basiert auf dem Prinzip der Gleichstromverstärkung. Starke Geräusche, Schütteln, Knallen in der Nähe der Kapsel oder Berühren der BM1-Kapsel werden sofort durch eine Spannungsänderung an der Basis des VT1-Transistors um 1 ... 1,2 V reflektiert. Die Empfindlichkeit des Knotens ist so, dass das Gerät auf a reagiert scharfes Geräusch in einer Entfernung von bis zu 5 m.

Die zweite Stufe am Transistor VT2 verstärkt das Signal auf den Öffnungspegel des Transistors VT3. Festwiderstände R3 und R4 begrenzen den Kollektorstrom VT2 bzw. den Basisstrom VT3 und schützen diese Transistoren vor einem Ausfall.

Der Kondensator C1 sorgt für eine positive Rückkopplung zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers. Der Kondensator C2 glättet die Spannungswelligkeit der Stromversorgung.

Wenn ein Audiosignal an die BM1-Kapsel angelegt wird, wird ein verstärktes elektrisches Signal dem Stromverstärker (VT3-Transistor) zugeführt und öffnet diesen. Durch die Wicklung des Relais K1 fließt ein Strom, wodurch die Kontaktgruppe (3 und 5) K1.1 für 1 ... 2 s im Lastkreis schließt. Um die Einschaltzeit der Last zu verlängern, wird ein Oxidkondensator C3 in das Gerät eingebracht (in der Abbildung gestrichelt dargestellt). Im Moment akustischer Geräusche in der Nähe von BM1 wird der Kondensator C3 aufgeladen und gibt bei ruhigem akustischen Hintergrund Energie ab.

Verbindungsfunktionen

Wie die Praxis gezeigt hat, ist eine Erhöhung der Kapazität des Kondensators C3 über 10 μF wirkungslos, da die Stabilität des Betriebs des gesamten Knotens verloren geht – die Genauigkeit der Relais-Ausschaltverzögerung schwankt von Zeit zu Zeit, die Gesamtempfindlichkeit gegenüber akustischen Einflüssen geht merklich verloren (das Aufladen von C3 dauert eine Weile).

Parallel zum Relais K1 (siehe Diagramm) ist eine Anzeigeschaltung bestehend aus einer HL1-LED und einem Begrenzungswiderstand R5 geschaltet. Dieser Stromkreis erfüllt eine doppelte Funktion: Er dient dazu, die Funktion des Relais anhand des Status der Anzeige-LED zu überwachen (da es im Stromkreis keine anderen Leistungsanzeigen gibt), und außerdem verhindert dieser Stromkreis Rückstromstöße durch das Relais K1. Bei Bedarf wird der Stromkreis R5 – HL1 vom Stromkreis ausgeschlossen.

Achtung, das ist wichtig! Diese Schaltung kann in einen weniger empfindlichen Knoten umgewandelt werden, wenn der obere (je nach Schaltung) Ausgang der piezoelektrischen Kapsel BM1 mit dem Kollektor VT1 verbunden wird und der Vorspannungswiderstand R1 übrig bleibt. Eine solche Option ist gerechtfertigt, wenn beispielsweise VM1 auf flexiblen Drähten (wie MGTF-0,6 oder 0,8) in einer Entfernung von bis zu 2 m vom Knoten selbst ausgeführt wird. Jetzt schaltet das Gerät das Relais immer noch mit einem scharfen Geräusch in der Nähe der Kapsel ein und die Tonabnehmer in den Verbindungskabeln sind nicht schlimm.

Das Gerät kann in der Grundausführung (ohne Änderungen) auch als empfindlicher Sensor mit Lastabschaltverzögerung eingesetzt werden. Dazu wird die VM1-Kapsel vom Stromkreis ausgeschlossen und der Sensorkontakt mit der Basis des VT1-Transistors verbunden. Für einen stabilen Betrieb ohne Fehleinschlüsse sollte die Länge des Anschlusskabels 50 - 70 cm nicht überschreiten.

Über Details und Installation

Das fehlerfrei montierte und aus wartungsfähigen Teilen bestehende Gerät muss nicht justiert werden und arbeitet rund um die Uhr zuverlässig.

Die Leiterplatte wurde nicht entwickelt. Die Elemente des Geräts sind kompakt platziert und auf einem Steckbrett montiert, ihre Ausgänge sind durch Jumper aus MGTF-0,6-Drahtsegmenten verbunden. Der Anschluss an die Stromversorgung und an die Schaltkreise von Peripheriegeräten erfolgt bequem über die Verdrahtungsklemmenleiste oder einen geeigneten Steckverbinder.

Das Gerät wird von einer stabilisierten Quelle mit einer Spannung von 9–12 V gespeist. Wenn die Versorgungsspannung unter 7,5 V liegt, funktioniert das Relais K1 (TRD-9VDC-FB-CL) nicht und muss durch einen anderen Typ ersetzt werden elektromagnetisches Niederstromrelais (z. B. TRU-5VDC -SB-SL) oder verwenden Sie ein elektronisches Relais (geeignet aus der Serie K449, KR449). Das Relais kann auch durch RM85-2011 -35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL und ähnliche ersetzt werden. Alle diese Relaistypen sind für den Betrieb in einem Lastschaltkreis mit einer Spannung von bis zu 250 V und einem Strom von bis zu 3 A ausgelegt. Es können auch Haushaltsrelais verwendet werden, beispielsweise RES10, RES15 und ähnliche. Sie sind jedoch für den Betrieb in Schaltkreisen von nicht mehr als 150 V ausgelegt und darüber hinaus im Vergleich zu ausländischen Analoga (beim Kauf im Einzelhandel) viel teurer.

Schaltplan für empfindliche akustische Sensoren

Beim Betrieb des Gerätes wurde festgestellt, dass die Empfindlichkeit des Knotens (ceteris paribus) mit abnehmender Versorgungsspannung zunimmt. Und bei einem Anstieg der Versorgungsspannung über 14 V erregt sich das Gerät selbst und schaltet das Relais in regelmäßigen Abständen ein.

Der im Standby-Modus verbrauchte Strom beträgt 3 ... 5 mA und steigt bei aktiviertem Relais K1 auf 35 mA. Alle Festwiderstände sind vom Typ MLT-0,25. Kondensator C1 - Typ KM-6 der TKE H70-Gruppe oder ähnlich. Oxidkondensatoren - Typ K50-29.

Der Zeitkondensator C3 (falls die Notwendigkeit besteht, ihn in den Stromkreis einzubauen) muss mit einem geringen Leckstrom ausgewählt werden (K53-4, K52-18).

Piezokapsel VM1 - ZP-22, kann aber durch ZP-1, ZP-18, ZP-Z oder eine andere ähnliche ersetzt werden. Die Siliziumtransistoren VT1, VT2 können alle der Serien KT3107, KT502, C557 sein. Transistor VT3 - KT815B, Sie können jedoch sowohl KT815A als auch KT815G verwenden.

In der Version des Autors wird der Knoten als integraler Bestandteil des Sicherheitsalarmkomplexes verwendet. Er ist jedoch auch als separater empfindlicher Sensor wirksam. Von Punkt „A“ wird die Steuerspannung für weitere gekoppelte Geräte abgenommen. In diesem Fall sind der Stromverstärker am Transistor VT3 und das Relais ausgeschlossen.

Autor: A.Kashkarov

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