Sprachsteuerung von Geräten. Schema, Beschreibung

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Sprachsteuerung von Geräten. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter

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Bei der Verwendung elektrischer Haushaltsgeräte (z. B. einer elektrischen Lampe) entstehen Unannehmlichkeiten: Sie möchten ruhig einschlafen, müssen aber aufstehen, zur Steckdose gehen und den Stecker daraus ziehen. Mit dem vorgeschlagenen elektronischen Gerät können Sie verschiedene Haushaltsgeräte aus der Ferne einfach durch gesprochene Töne steuern (ein- oder ausschalten). Es genügt, ein bestimmtes Wort zu sagen und bitte: Das Radio oder der Fernseher startet (oder stoppt); eine elektrische Lampe oder eine Weihnachtsbaumgirlande ging an (oder ging aus).

Das Gerät besteht aus einer Fernbedienung und drei Schaltern. Zur Steuerung dienen drei Befehlswörter: „Licht“ zum Einschalten der Lampe, „Farbe“ zum Einschalten der Christbaumgirlande und „Ton“ zum Einschalten des Radios.

Das Diagramm der Fernbedienung, das einen Filterblock enthält, in dem die Frequenz und Amplitude des Tonsignals (des gesprochenen Wortes) analysiert wird, ist in Abbildung 1 dargestellt.

Reis. 1. Schematische Darstellung der Fernbedienung für Haushaltsgeräte per Sprache (zum Vergrößern anklicken)

Die Analyseergebnisse werden zum Vergleich mit Befehlswörtern an die Speicherschaltung übertragen. Bei Übereinstimmung werden von der Speicherschaltung Steuersignale ausgegeben, um eine Lampe, eine Christbaumgirlande oder ein Radio ein- oder auszuschalten.

Das Sprachsignal vom Mikrofon VM1 wird den Basen der Transistoren VT1, VT11, VT22 und VT25 des Filterblocks zugeführt. Auf den Transistoren VT2, VT3, VT4 ist ein Hochpassfilter aufgebaut, der aus dem Sprachsignal die Zischlaute „s, ts, z“ extrahiert, die von einem Hochfrequenzfilter gefiltert werden und die Schaltung C1 – VT2 – durchlaufen. VT3 – R6 – VT4. Zusätzlich wird das Signal der Töne „s, ts, z“ durch eine Schaltung mit den Transistoren VT5 und VT6, dem Kondensator C2 und den Widerständen R8 – R11 gefiltert. Die resultierende Gleichspannung, deren Pegel dem Tonsignal „c“ entspricht, passiert den Stromkreis R12 – C3 – R13. Das Signal der Töne „s, ts, z“ mit ihrem Spannungspegel durchläuft den Stromkreis R32 – C5 – R34. Das gleiche Tonsignal „s, ts, z“ über den Widerstand R33 öffnet den Transistor VT15. Das Sprachsignal des Tons „c“, das über die Diode VD2 an der Basis des Transistors VT7 empfangen wird, öffnet diesen und der Transistor VT8 schließt. Die am VT8-Kollektor erzeugte Spannung lädt den Kondensator C4. Der geladene Kondensator hält den Transistor VT7 offen, während der Transistor VT8 geschlossen bleibt. Das an der Basis des Transistors VT7 empfangene Tonsignal „c“ wird von einem logischen Element gespeichert, das aus den Transistoren VT7 und VT8, den Widerständen R14 - R17 und dem Kondensator C4 der Speicherschaltung besteht. Das Hochpegelsignal vom Kollektor des Transistors \/T8 durchläuft eine doppelte Verzögerungsleitung, die aus den Transistoren \/T9 und VT 10, den Widerständen R18 - R22, dem Kondensator C6, der Diode VD1 und den Transistoren VT19 und VT21, den Widerständen R23, R67, zusammengesetzt ist. R69, R70, R72 , Kondensator C12, Diode VD9 und über Diode VD4 gehen zur Basis des Transistors VT8 und öffnen ihn. In diesem Fall schließt der Transistor VT7. Die Spannung an seinem Kollektor ist Null. Es wird kein Signal ausgegeben, um sich den Ton „s“ zu merken.

Wenn ein Signal mit den Tönen „ts“ oder „z“ über die Diode VD3 an der Basis VT16 ankommt, öffnet der Transistor und VT17 schließt. Dieses logische Element der Speicherschaltung (Transistoren VT16, VT17) speichert das Tonsignal „ts“ oder „z“ für die Dauer des Durchgangs einer Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT17 durch die Verzögerungsleitung an den Transistoren VT18 und VT20, Widerstände R39 - R43, Kondensator C7, Diode VD5 . Über die Diode VD6 öffnet eine hohe Spannung, die in die Basis des Transistors VT17 gelangt, diesen. In diesem Fall wird der Transistor VT 16 geschlossen. Die Spannung am Kollektor des Transistors VT17 ist Null. Es wird kein Signal zur Erinnerung an den Laut „ts“ oder „z“ ausgegeben.

In dem Moment, in dem die Spannung am Kollektor des Transistors VT8 einen hohen Pegel hat, ertönt ein Tonsignal „c“, das über den Widerstand R97 zur Basis des Transistors VT46 gelangt und diesen öffnet. Als nächstes öffnet eine Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT17 über den Widerstand R105 den Transistor VT51, der wiederum das Öffnen des Transistors VT49 blockiert und verhindert, dass die Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT101 über den Widerstand R33 fließt. Gleichzeitig wird eine Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT17 über die Widerstände R81 und R109 an die Basen der Transistoren VT39 und VT53 angelegt und öffnet diese. Die Kollektoren VT39 und VT53 sind mit den Emittern der Transistoren VT38 und VT52 verbunden, was wiederum das Öffnen dieser Transistoren ermöglicht, wenn an ihren Basen eine hohe Spannung ankommt.

Die Funktionen des ersten Tiefpassfilters werden von den Transistoren VT12 – VT14, den Widerständen R25 – R31, den Kondensatoren C8 und C9 übernommen. Tonsignale passieren diesen Filter. Ein offener Transistor VT15 verhindert den Durchgang von Zischgeräuschen im Sprachsignal vom Kollektor des Transistors VT14, von wo aus das Niederfrequenzsignal über den Widerstand R76 zur Basis des Transistors VT36 gelangt und diesen öffnet. In diesem Fall wird der Transistor VT37 geschlossen. Die resultierende Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT37 über den Kondensator C20 (Glättung von Hochspannungswelligkeiten) und den Widerstand R85 wird der Basis des Transistors VT40 zugeführt und öffnet diesen. Die Spannung am Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R84 und R89, wird durch die Diode VD10 und den offenen Transistor VT40 zu Null.

Nach dem Durchlaufen des ersten Filters gelangt das Sprachsignal des Wortes „Sound“ in Form des Sounds „Sound“ über den Widerstand R107 zum Kondensator C25, dessen freigegebene Spannung über den Widerstand R108 und die Diode VD14 den Transistor VT52 öffnet des Speicherschaltkreises. Der Transistor VT53, der sich im Emitterkreis des Transistors VT52 befindet, ist ebenfalls offen, da an seiner Basis eine Spannung des Tonspeichersignals „z“ anliegt, die vom Kollektor des Transistors VT17 über den Widerstand R109 kommt. In diesem Fall schließt der Transistor VT54 und die hohe Spannung von seinem Kollektor über den Widerstand R115 öffnet den Transistor VT56. Wenn eine Pause auftritt (das Wort wird gesprochen), öffnet der Transistor VT55, da der Transistor VT84 in der Spannungsteilerschaltung der Widerstände R89, R40 schließt und die hohe Spannung über den Widerstand R114 den Transistor VT55 öffnet. Dann schließt der Transistor VT57 und der resultierende hohe Spannungspegel an seinem Kollektor geht über den Widerstand R123 zur Basis des Transistors VT61 und öffnet ihn. Der Transistor VT62 ist ebenfalls offen. Der Transistor VT63 schließt und der resultierende hohe Spannungspegel an seinem Kollektor geht an Ausgang 12 des Bedienfelds.

Der zweite Niederfrequenzfilter enthält die Transistoren VT25, VT27, VT29, die Widerstände R50, R52, R54, R55 und den Kondensator C15.

Die höherfrequenten Komponenten des Audiosignals passieren den Filter entlang der Schaltung C13 – VT23 – R47 – C14 – VT24 – H49 – VT26 – R5Z, gelangen an die Basis des VT28-Transistors, öffnen ihn und verhindern die Zischgeräusche der Sprache Signal vom Kollektor des VT25-Transistors.

Infolgedessen gelangt das Sprachsignal vom Kollektor des Transistors VT25 weiter entlang der Schaltung C15 – VT27 – R54 – VT29 – R56 – C16 – VT30 – R58 – VT31, wo die resultierende Spannung am Kollektor des Transistors VT31 zugeführt wird über den Widerstand R77 zum Kondensator C24, dessen Spannungspegel dem Tonsignal „vet“ im Wort „Licht“ oder „Farbe“ entspricht. Die am Kondensator C24 über den Widerstand R80 und die Diode VD12 abgegebene Spannung öffnet den Transistor VT38 der Speicherschaltung. Der in seinem Emitterkreis befindliche Transistor VT39 ist ebenfalls offen, da seine Basis vom Kollektor des Transistors VT17 über den Widerstand R81 eine hohe Spannung des Signals zum Speichern des Tons „ts“ oder „s“ erhält. In diesem Fall wird der Transistor VT41 geschlossen. Der an seinem Kollektor gebildete hohe Spannungspegel öffnet den Transistor VT90 über den Widerstand R43. Der in seinem Kollektorkreis befindliche Transistor VT42 ist auch während einer Sprechpause geöffnet. Gleichzeitig wird der Transistor VT44 geschlossen. Eine hohe Spannung von seinem Kollektor über den Widerstand R95 öffnet den Transistor VT58, in dessen Emitterkreis sich ein Transistor VT59 befindet, der durch einen hohen Spannungspegel an seiner Basis vom Spannungsteiler an den Widerständen R120 und R121 geöffnet wird. Dementsprechend wird der Transistor VT60 geschlossen und der resultierende hohe Spannungspegel an seinem Kollektor geht an Ausgang 9 des Bedienfelds. Somit erscheint das Steuerbefehlssignal des Worts „Farbe“ am Ausgang 9 des Bedienfelds.

Wenn das Wort „Licht“ ausgesprochen wird, öffnet das Tonsignal „c“ vom Kollektor des Transistors VT8 über den Widerstand R97 den Transistor VT46 mit seinem hohen Spannungspegel, dann wird die Spannung am Teiler der Widerstände R120, R121 Null. Dadurch wird der Transistor VT59 geschlossen und der Transistor VT60 geöffnet. An seinem Kollektor erscheint ein niedriger Spannungspegel. Am Ausgang 9 der Fernbedienung liegt kein Steuersignal an. Der Kollektor des offenen Transistors VT46, der über die Diode VD13 mit dem Emitter des Transistors VT45 verbunden ist, sorgt dafür, dass das Signal vom Widerstand R95 über den Übergang „Basis, Emitter und seine Öffnung“ durch ihn hindurchgeht. In diesem Fall schließt der Transistor VT47, an seinem Kollektor erscheint ein hoher Spannungspegel, der dem Ausgang 6 des Bedienfelds zugeführt wird, was dem Steuerbefehl des Wortes „Licht“ entspricht.

Beim Aussprechen eines Wortes, dessen Ende wie das Wort „Licht“ oder einer Sprache in Kombination mit den Wörtern „Licht“, „Farbe“ und „Ton“ klingt, erscheint am Kollektor des Transistors VT101 ein hoher Spannungspegel, der über den Widerstand R49 zu die Basis des Transistors VT17 und öffnet ihn, was wiederum das Auftreten eines hohen Spannungspegels am Kollektor des VT6-Transistors der Speicherschaltung und infolgedessen das Fehlen eines hohen Spannungspegels an den Ausgängen 9 verhindert, 12, 17, die den Steuerbefehlen der Wörter „Licht“, „Farbe“, „Ton“ entsprechen würden. Hier erscheint zunächst ein hoher Spannungspegel am Kollektor des Transistors VT 105, der über den Widerstand R51 den Transistor VT49 öffnet, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors VTZZ verbunden ist, wodurch das Auftreten eines hohen Spannungspegels verhindert wird sein Kollektor und die Öffnung des Transistors VT41. Der hohe Spannungspegel, der am Kollektor des Transistors VT128 erzeugt wird, wenn die Worte „Licht“ oder „Farbe“ über den Widerstand R64 empfangen werden, öffnet den Transistor VT129, und der niedrige Spannungspegel, der an seinem Kollektor über den Widerstand R62 erzeugt wird, schließt den Transistor VT61, dessen Kollektor ist mit dem Emitter des Transistors VT63 verbunden. Dadurch öffnet der Transistor VT12 und an seinem Kollektor liegt ein niedriger Spannungspegel an. Dies verhindert, dass die Befehlswörter „Licht“ oder „Farbe“ am Ausgang XNUMX des Bedienfelds erscheinen. Alle drei nacheinander gesprochenen Befehle werden jeweils an einen eigenen Ausgang gesendet.

Die Fernbedienung verwendet ein „Shorokh-5“-Mikrofon. Eine Zeichnung der Leiterplatte des Bedienfelds mit den Abmessungen 180 x 155 mm ist in Abbildung 2 dargestellt.

Reis. 2. Topologie der Schalttafelplatine (Bezeichnung von Basis, Kollektor und Emitter von Transistoren – in lateinischen Buchstaben B, C bzw. E) (zum Vergrößern anklicken)

Den Eingängen der Schalter werden Steuersignale von den Ausgängen 6, 9, 12 der Fernbedienung zugeführt. Alle Schalter im Gerät sind gleich, daher reicht es aus, die Funktionsweise eines davon zu berücksichtigen.

Mit dem Schalter (Abb. 3) können Sie verschiedene Geräte ein- oder ausschalten, wenn ein Steuersignal an seinen Eingang angelegt wird.

Reis. 3. Schaltplan und Topologie der Schalterplatine (Bezeichnung von Basis, Kollektor und Emitter von Transistoren – in lateinischen Buchstaben B, C bzw. E) (zum Vergrößern anklicken)

Das Gerät funktioniert wie folgt. Die +12-V-Versorgungsspannung wird an Eingang 4 vom Bedienfeld, an den ersten Schalter – von Ausgang 5, an den zweiten Schalter – von Ausgang 8, an den dritten Schalter – von Ausgang 11 geliefert. Der negative Eingang 6 ist an angeschlossen Der erste Schalter wird mit dem Ausgang 7 der Fernbedienung verbunden, der Ausgang 10 der Fernbedienung mit dem Minus des zweiten Schalters und der Ausgang 13 mit dem Minus des dritten Schalters. Eingang 5 empfängt ein Steuersignal (Hochpegelspannung), das über den Widerstand R1 und den Widerstand R2, die Diode VD1 zur Basis des Transistors VT1 gelangt und diesen öffnet, während der Transistor VT2 schließt. Die an seinem Kollektor erzeugte Spannung lädt den Kondensator C1 auf, der über den Widerstand R9 den Transistor VT1 im offenen Zustand hält, und dadurch bleibt der Transistor VT2 im geschlossenen Zustand.

Das am Eingang 5 empfangene Steuersignal für die Transistoren VT1 und VT2 wird gespeichert. Jetzt fließt die Hochspannung vom Kollektor des Transistors VT2 durch den Widerstand R7 zur Basis des Transistors VT3 und öffnet diesen. Transistor VT4 öffnet sich ebenfalls, wodurch das Relais K1 eingeschaltet wird. Seine Kontakte schließen sich und der Aktuator schaltet sich ein. Gleichzeitig fließt eine Spannung mit hohem Pegel vom Kollektor des Transistors VT2 durch den Widerstand R10, den Kondensator C2 und den Widerstand R14 mit Verzögerung zur Basis des Transistors VT5, öffnet diesen und der Transistor VT6 schließt. Das nächste am Eingang 5 empfangene Steuersignal gelangt über den Widerstand R2, die Diode VD2 zum Kollektor des offenen Transistors VT5, und dieses Signal gelangt auch über die Widerstände R1 und R5 zur Basis des Transistors VT2 und öffnet diesen. Durch den offenen Transistor VT2 wird der Kondensator C1 entladen. Die Transistoren VT3 und VT4 werden geschlossen. Relais K1 und der Aktor werden ausgeschaltet.

Beim nächsten Eintreffen eines Steuersignals wird das Relais K1 aktiviert, seine Kontakte 3, 2 werden geschlossen und der Aktor wird eingeschaltet. Das darauffolgende Steuersignal über Relais K1 schaltet den Aktor ab usw.

Das Gerät verwendet das Relais K1 Typ FRS10C-03. Relais 12V: 3A/125V. Die Kondensatoren C1, C2 sind elektrolytisch. Widerstände – MLT-Typ bei 0,125 W. Die Topologie einer Leiterplatte mit den Maßen 75x30 mm ist in Abbildung 3 dargestellt.

Siehe andere Artikel Abschnitt Uhren, Timer, Relais, Lastschalter.

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