Princip činnosti, zařízení a schéma akustického spínače

Akustický (nebo bavlněný) spínač je elektronické zařízení, které je vhodné používat v každodenním životě. Jedná se o zařízení pro dálkové ovládání světelných zdrojů. Osvětlení můžete zapínat a vypínat tleskáním rukou vysláním zvukového signálu do akustického zařízení. Takové zařízení má některé vlastnosti, ale je možné jej sestavit sami.

Aplikace bavlněného spínače

Akustický (nebo bavlněný) spínač je určen k ovládání elektřiny v různých místnostech na dálku, tedy bez přímého dotyku pákového spínače. Toto zařízení funguje tleskáním rukou. Akustický regulátor může kromě světelných zdrojů aktivovat cívky stykače, proudové měniče, klimatizační systémy a další elektrická a elektronická zařízení – hlavní je, že je dostatek energie.

Akustické spínače v obytných oblastech

Zvukové spínače jsou nejvhodnější pro relativně klidné prostory v domě: ložnice, knihovny, kanceláře, spíže, sklepy. Instalace takového zařízení v ložnici vám umožní nevstát z postele, abyste zhasli světlo poté, co si v noci přečtete svou oblíbenou knihu a pohodlně se posadíte pod pokrývku. Chcete-li pokoj ponořit do útulné, obklopující temnoty, stačí tleskat rukama.

Instalace bavlněného spínače v ložnici vám umožní nevstát z postele, abyste zhasli světlo

Nedoporučuje se montovat taková zařízení na hlučná místa a místnosti, protože cizí zvuky budou pravidelně vyvolávat neoprávněnou aktivaci zařízení. V tomto ohledu není zvukový spínač vhodný do kancelářských a pracovních prostor, do kuchyní, jídelen a obývacích pokojů.

Bavlněný vypínač je velmi užitečný v každodenním životě pro lidi pohybující se na invalidním vozíku, poslouží i dětem. Z bezpečnostních důvodů v dětských pokojích jsou elektrická zařízení zpravidla umístěna ve výšce 1,7 m. Aby se dítě samo rozsvítilo nebo zhaslo, musí stát na stoličce, a to je také nebezpečné: dítě může ztratit rovnováhu a spadnout. Pokud nainstalujete bavlněný vypínač, dítě vás nebude pokaždé žádat o zapnutí nebo vypnutí světla. Stačí zatleskat a světlo se rozsvítí nebo zhasne.

Mezipodlahové osvětlení

Pomocí spínače, který reaguje na klapnutí, je možné ovládat světlo v prostoru mezi patry. K tomu musí být vybaven fotorelé. Citlivost pohybového senzoru je řízena napěťovým děličem s rezistorem vytvářejícím fotodiodu. Pokud není použití pohybového senzoru nezbytné, lze jej deaktivovat. Chcete-li to provést, nastavte odpor na nejnižší hodnotu.

Pomocí spínače, který reaguje na klapnutí, je možné ovládat světlo v prostoru mezi patry

Při osvětlení mezipodlažního prostoru můžete použít čip K176LA7. Při používání nedrncá na horním a spodním ukazateli automatická aktivace elektřiny. Elektretový mikrofon zachytí akustickou vlnu a přemění ji na elektrický impuls. Poté, díky použití tříelektrodových tranzistorů, je impuls přijat logickými sekcemi mikročipu, které produkují signál v délce až 10 sekund. Během těchto 10 sekund je lampa v aktivovaném, tedy zapnutém stavu. Chcete-li jej vypnout během denního světla, musíte vyslat signál z výstupu prvku.

Jak funguje akustický spínač

Obsluha přístroje na bavlnu je velmi jednoduchá: první bavlna zapne náplň, druhá ji vypne. Poměrně citlivý mikrofon přijímá akustickou vlnu a ve formě signálu ji přivádí do audiofrekvenčního výkonového zesilovače. Dále do základny klíče vstupuje intenzivní signál, jehož hodnota umožňuje aktivovat tranzistor. V okamžiku, kdy základna klíče přijme impuls, otevře se přechod elektron-díra tranzistoru a vede elektrický proud, který napájí připojené osvětlovací zařízení nebo relé, které ovládá zátěže.

Akustický (zvuk) a bavlněný spínač nejsou úplně to samé. Akustický (zvukový) senzor reaguje na jakékoli zvuky a ruchy a bavlněný – pouze na tleskání. Můžeme tedy říci, že bavlněný spínač je druh akustiky (zvuku).

Elektrotechnik Dmitry, autor webu Electrician’s Notes

http://zametkielectrika.ru/xlopkovyj-vyklyuchatel/

Specifikace stroje na bavlnu

Světelné spínače, které se aktivují praskajícími zvuky, lze nalézt komerčně nebo si je můžete vyrobit sami. Zvažte zařízení “Ekosvet-X-200-L”, vyráběné běloruskou společností “Nootekhnika”. Má následující technické vlastnosti:

• zátěžový výkon – až 300 wattů;
• akustický výkon – 30-150 decibelů;
• síťové napětí – 220 voltů.

Bavlněné vypínače “Ekosvet-X-300-L” jsou určeny k zapínání a vypínání osvětlení hlasitým a zvonivým zvukem

Sada obsahuje kromě samotného vypínače krabici a návod k instalaci. Cena tohoto přepínače ve srovnání s podobnými zařízeními jiných výrobců je docela demokratická. Spínač se vyrábí v ochranném krytu třídy IP-30. Může pracovat při teplotách od -20 ° C do +40 ° C. Takové zařízení je kombinováno s prakticky libovolnými žárovkami: halogenovými, zářivkovými, energeticky úspornými, LED a standardními žárovkami. Velikost zařízení není větší než krabička od sirek, takže jej lze snadno umístit na základnu jakéhokoli světelného zdroje. Spínač se připevňuje pomocí oboustranné stavební pásky nebo samořezných šroubů.

Komponenty audio přepínače

Akustický spínač si můžete namontovat sami. Uveďme příklad použití domácích tranzistorů KT315 v mikrofonním zesilovači. V dokončovací fázi je použit vysoce výkonný tranzistorový spínač na bipolárním tranzistoru KT818. Pokud má ovládat lampy s napájením nad 12 voltů, je v obvodu zapotřebí relé. Pokud jsou očekávané zátěže menší než tato hodnota, lze relé vymazat. Měděné vodiče se připojují pomocí svorek Wago 222, které mají svá pro a proti.

Měděné vodiče lze připojit pomocí svorek Wago

Výhody svorkovnic Wago:

• rychlost, přesnost a snadnost připojení vodičů;
• elektrická bezpečnost;
• není třeba používat speciální elektrikářský nástroj;
• spolehlivost;
• estetiku a krásu.

Nevýhody svorkovnic Wago:

• vysoká cena;
• nepříliš výhodné umístění hnízda.

Schéma zapojení a instalace vatového spínače

Níže je schéma montáže akustického zařízení “Ekosvet-X-300-L” do světelného zdroje se dvěma kompaktními zářivkami, aktuálně připojenými k jednoklíčovému přepínači.

Bavlněný vypínač “Ekosvet-X-300-L” lze připojit ke světelnému zdroji se dvěma kompaktními zářivkami

Pokyny krok za krokem pro připojení akustického spínače

1. Bílé vodiče připojujeme do sítě 220 V bez striktního dodržení polarity. Na černé vodiče připojíme zátěž – dvě kompaktní zářivky.

Připojte zátěž k černým vodičům

Bílé vodiče jsou připojeny k síti 220 V

Černé vodiče jsou připojeny k lampám osvětlovacího zařízení

Senzor na zařízení se nastavuje pomocí regulátoru vnímání

Princip činnosti stmívacího akustického spínače

Optoakustický spínač se používá pro stmívací zapínání elektřiny. Funguje to takto:

1. Zvukový signál (v našem případě bavlna) vstupuje do citlivé membrány mikrofonu. Tam se zvuk přemění na elektrický impuls. Při průchodu operačním zesilovačem se výkon impulsu zvýší a kondenzátor se nabije. Když nabití dosáhne větší hodnoty než na nádrži, komparátor se přepne. V tomto případě je nula na výstupu nahrazena impulsem z logické sekce.
2. Takový řetězec je postupně aktivován ve spínači po přijetí akustického signálu z mikrofonu. Poté se spustí tranzistorový generátor, který řídí elektrické impulsy a triak se otevře. Prostřednictvím něj je dodávána energie do světelného zdroje.
3. Po chvíli kondenzátor ztratí úroveň napětí. V tomto případě triak přijímá řídicí elektrické signály se stále větším fázovým zpožděním, v důsledku čehož se světlo plynule vypne. Při optimálním výběru hodnocení se zdroj světla vypne s pauzou až tří minut.

Optoakustický spínač se používá pro stmívací zapínání elektřiny.

Test akustického zařízení

Akustický senzor pro zapínání a vypínání světla je testován na pravděpodobnost aktivace z jakýchkoli ostrých zvuků a zvuků, kromě praskání. Jako experimentální zařízení zvažte přepínač Claps Max domácí výroby. Pojďme si ověřit, zda to bude fungovat na zvuky – od úderů kladiva na desku, přiloženého klíče, skládačky a brusky, klapání šroubováku o kov. Takové zvuky mohou vyvolat aktivaci zařízení.

Video: test akustického spínače Claps Max

V naší verzi zařízení nereagovalo na zvuk přiloženého elektrického nářadí, ani na zvuk kladiva, ani na klapot šroubováku. Zároveň pokračovalo v reakci na tleskání. To lze nazvat skvělým výsledkem.

Vlastní montáž a instalace akustického (nebo bavlněného) spínače by měla být provedena v souladu s bezpečnostními normami. Po testování citlivosti přístroje můžete provést úpravy jeho nastavení.

Spínač světla klapky se zapíná a vypíná v důsledku reakce na vydávaný hluk. Algoritmus práce je následující: první tleskání je zapnuto, druhé je vypnuto.

Zařízení tohoto typu se doporučuje instalovat pouze v tichých místnostech. Prostory tohoto typu zahrnují ložnice, spíže, technické místnosti, sklepy. Je iracionální instalovat bavlněná zařízení v místnostech, kde je mnoho lidí (kanceláře, obývací pokoje, výrobní prostory), protože vnější hluk vede k falešným reakcím zařízení.

Nejběžnějším místem pro instalaci vypínače na bavlnu je ložnice. Je velmi pohodlné ovládat osvětlení bez vstávání z postele. Bavlněné systémy jsou oblíbené v rodinách s malými dětmi, protože pro zapnutí nebo vypnutí světla již nemusíte sahat po vysoko umístěném vypínači.

Mnoho lidí si plete bavlnu a akustická zařízení. Akustický spínač se spouští jakýmkoli hlukem a bavlněný pouze prasknutím.

Typy zvukových spínačů

Akustické spínače mohou reagovat na hlasové povely a tleskání

Existují následující typy akustických spínačů:

• Zařízení, která reagují na bavlnu. Je předem naprogramováno, při jakém počtu tlesknutí bude ten či onen příkaz vykonán.
• Zařízení, která reagují na hlas nebo předem nastavený příkaz.
• Kombinovaná zařízení (například světelně-akustický spínač). Mohou být vybaveny zvukovými, světelnými nebo pohybovými senzory. Jedná se o technologicky nejvyspělejší zařízení, u kterých je minimalizováno riziko falešných poplachů.
• Zařízení pro slaboproudé systémy. Slouží k připojení videokamery nebo odeslání příkazu strážnému.

Akustické spínače se staly populární díky jejich snadnému použití. Jsou užitečné pro seniory, pacienty upoutané na lůžko a malé děti. Zařízení této třídy jsou již aktivně využívána v systému Smart Home.

Bavlněný vypínač s mikrokontrolérem

Mikrokontrolér je malý kousek křemíku potaženého plastem s kovovými vodiči, který bez softwaru nic nedělá. Jeho použití v jakémkoli technickém zařízení jej činí chytrým a zahrnuje použití v systému „Smart Home“.

Rozdíl od standardního zvukového spínače:

• snížená doba odezvy na 100 mikrosekund;
• možnost přeprogramování, nastavení jednotlivých parametrů;
• zvýšený dosah;
• schopnost měnit prahovou hodnotu signálu (k eliminaci rušení a eliminaci odezvy na falešné příkazy);
• plynulá změna jasu osvětlení;
• méně součástí;
• ochrana obvodu.

Stmívací akustický spínač

Optoakustický spínač pro zapuštěnou kabeláž

Stmívání je úprava zátěže, kterou zařízení spotřebovává. Pomocí stmívačů můžete plynule rozsvítit světlo, upravit jas LED lampy nebo žárovky. Neplatí pro zářivku. Stmívací zařízení lze také použít k nastavení teploty v žehličkách, páječkách, varných konvicích a dalších domácích spotřebičích.

Pro spínání stmívače elektřiny je potřeba optoakustický spínač. Princip činnosti mikroobvodu je následující:

• signál ve formě zvuku vstupuje do mikrofonu;
• zvuk je přeměněn na impuls;
• impuls je odeslán do mikrokontroléru a prochází zesilovačem a nabíjí kondenzátor;
• je dosaženo velkého nabití, po kterém se komparátor přepne;
• nula na výstupu se změní na impuls;
• aktivuje se tranzitní generátor, který vysílá impulsy;
• otevře se triak, kterým prochází proud do lampy;
• kondenzátor ztrácí úroveň napětí;
• do triaku je přiveden signál s rostoucí fázovou decelerací;
• světlo se plynule rozsvítí.

Pokud správně vyberete všechna hodnocení komponent, lampa se vypne s pauzou až 3 minuty. Aby stmívač fungoval, potřebujete lampu s výkonem alespoň 40 wattů. Napětí na opticko-akustickém spínači se plynule mění v rozsahu od 0 do 220 V.

• díky hladkému spínání se zvyšuje životnost lampy;
• schopnost vytvořit osvětlení požadovaného jasu na určitém místě;
• schopnost ovládat světlo pomocí inteligentních systémů.

Mezi nevýhody patří nemožnost otevřít síť v případě zkratu a chybějící ochranná funkce proti přetížení.

Stmívače se nedoporučují pro rádia, televizory a produkty se spínaným režimem, protože způsobují rušení.

Princip činnosti

Zařízení funguje díky mikrokontroléru, který je v něm nainstalován. Ovladač povoluje zapínání a vypínání světla tleskáním. Toto zařízení lze v případě potřeby použít k ovládání dalších domácích spotřebičů (klimatizace, ventilátory atd.).

Součástí běžného vypínače zvukového světla je elektronický mikrofon s předzesilovačem. Tato součást zesiluje zvuk vstupující do zařízení, což umožňuje zachytit i ty nejtišší praskání. Činnost zesilovače je řízena tranzistory VT1 a VT2. Obvod je řízen dvojicí rezistorů R2 a k vyrovnání signálu slouží diody VD1 a VD2.

Zvuk z klapání prochází mikrofonem, kde je elektrický impuls zesílen a transformován. Dále je zvuk vyrovnán v důsledku činnosti usměrňovacích diod. Zvuk je pod kontrolou rezistoru (pokud je hlasitost zvuku nižší než nastavená hodnota, rezistor neumožní provoz zařízení). Když se signál na kondenzátoru vyrovná, napětí se zvýší, otevře se tranzistorový klíč VT3.

Světlo se vypne a rozsvítí po sekvenčním nabíjení a vybíjení kondenzátorů. Na konci úplného cyklu činnosti (ještě jedno stisknutí) se rezistor a kondenzátor C10 vybijí za čtyři sekundy. To způsobí, že se zařízení vypne.

Jak to funguje

Nejjednodušší bavlněný spínač má ve svém obvodu elektronický mikrofon, navíc je s ním instalován zesilovač ve formě dvou vzájemně propojených tranzistorů. Tyto malé detaily několikrát zesílí jakýkoli zvuk vstupující do mikrofonu. Díky tomu lze spínač aktivovat i při mírném puknutí.

Zesílený zvukový impuls je přiveden na výkonný tranzistor, k jeho kolektoru je připojena cívka relé, jejíž silový obvod je připojen k osvětlovací síti. To znamená, že tranzistor ovládá toto relé a to zase zavírá nebo otevírá kontakty v napájecím obvodu lampy.

V obvodu mikrofonu je instalován kondenzátor. Můžete zvolit jeho kapacitu a tím upravit citlivost mikrofonu na dodávaný zvuk.

jednoduchý obvod akustického spínače

Akustický spínač je uspořádán podle stejného principu. Schéma funguje následovně. Zvuk zaznamenaný mikrofonem se převádí na elektrický signál (napětí). Napětí je zesíleno zesilovací kaskádou, v této podobě vstupuje do výkonného tranzistoru a z něj do cívky relé. Reléem začne protékat proud, magnetické jádro se vtáhne dovnitř, čímž se sepnou výkonové kontakty relé v obvodu osvětlení. Lampa se rozsvítí.

Obzvláště zkušení a kompetentní elektrikáři a radioamatéři budou schopni sestavit takový obvod sami.

Rozdíly mezi tleskáním a přepínačem zvuku (hlasu).

Hlasové ovládání je složitější než bavlněné spínače. Zahrnují speciální aktivní filtry na mikroobvodech, které plní funkce příkazového dekodéru. Rozpoznají posloupnost samohlásek určité frekvence a trvání, ignorují akustické interference.

Технические характеристики

Pojďme si například analyzovat vlastnosti standardního zařízení pro zapínání a vypínání světla bavlnou.

1. Napájení je dodáváno ze standardní sítě 220 V.
2. Maximální celkový výkon spotřebitelů nepřesahuje 300 wattů.
3. Regulace zvuku se šíří v rozmezí 30 – 150 decibelů.
4. Přípustný teplotní rozsah: od 20 stupňů pod nulou do 40 stupňů nad nulou.
5. Třída ochrany pouzdra — IP30.

Síť používá různé lampy:

1. Žárovkové a halogenové světelné zdroje.
2. Úsporné nebo zářivkové žárovky.
3. LED zařízení.

Uvedené charakteristiky jsou v souladu s požadavky zákona Ruské federace pod číslem 261. Tento zákon upravuje pravidla pro racionální využívání elektrické energie.

Velikost zařízení je podobná krabičce od sirek, tedy kompaktní. To umožňuje instalaci v blízkosti lamp. Zařízení je upevněno samořeznými šrouby nebo oboustrannou páskou.

Obvod akustického spínače

Existuje obrovské množství obvodů akustických spínačů (AB): na tranzistorech, logických obvodech, spouštěcích mechanismech atd., ale naše zařízení sestavíme na mikrokontroléru. Pomocí mikrokontroléru je docela snadné implementovat algoritmy různé složitosti s minimálními změnami obvodu nebo vůbec žádnými změnami.

Prvním a nedílným prvkem každého akustického spínače je mikrofon. Mikrofon převádí audiofrekvenční signál na střídavé napětí. Použijeme nejjednodušší elektretový mikrofon.

Jedním výstupem je mikrofon připojen do mínusu a druhým přes ladicí odpor R1 s odporem 510 kOhm do plusu. R1 nastavuje citlivost mikrofonu. Dále je střídavý signál z výstupu mikrofonu přes vazební kondenzátor C1 s kapacitou 1 μF přiváděn do zesilovače vyrobeného na jediném tranzistoru BC547. Emitor tranzistoru je připojen k mínusu a kolektor je připojen ke plusu přes odpor R2 s odporem 1 kOhm. Zesilovač je laděn pomocí ladicího rezistoru R3, s odporem 1 MΩ.

Dále je zesílený signál přiveden na vstup mikrokontroléru ATmega8. V závislosti na počtu přijatých impulsů, který odpovídá počtu popů, mikrokontrolér vyšle na odpovídající piny vysoký nebo nízký potenciál. V tomto zapojení využíváme tři výstupy mikrokontroléru MK, které fungují jako výstup. Napájí tři podobné okruhy. Zvažte provoz jednoho okruhu.

Když má výstup MK vysoký potenciál (+5 V), tranzistor VT2 řady 2N2222, připojený k odporu MK R4 (1 kOhm), otevře a nabudí cívku relé K1. Při aktivaci relé K1 se sepnou jeho kontakty v napájecím obvodu lampy a tím se rozsvítí.

Cívka relé K1 by měla být propojena reverzní diodou VD1 pro ochranu před přepětím, protože cívka má určitou indukčnost a pokud je obvod přerušen, může dojít k napěťovému rázu, i když v tomto případě nevýznamný, ale je lepší to hrát bezpečný. Téměř každá dioda s proudem alespoň 100 mA bude stačit, můžete použít 1N4148.

Lze použít libovolné relé, ale je třeba se řídit následujícími parametry: napájecí napětí 5 V, napětí spínacích kontaktů – střídavé, 230 V. Proud kontaktů je dán zatížením obvodu, který kontakty sepnou a rozpojí. Použil jsem relé typu: HW32-005VDC-A. Pokud najdete relé s napájecím proudem cívky ne větším než 20 mA, pak se obejdete bez tranzistorového spínače.

Obvod akustického spínače je napájen ze stabilizovaného zdroje 5 V. Můžete si vzít jakýkoli hotový zdroj nebo si jej sestavit sami, jak je popsáno v tomto článku.

Další schéma zapojení

Na internetu je mnoho možností různé složitosti v závislosti na konfiguraci, ale ne všechny fungují. Objevují se výrobní vady. Prezentovaný elektrický obvod byl ověřen v praxi.

Zde je VD1 určen k ochraně tranzistoru VT3. Pro použití relé je nutná dioda.. Pokud je rozhodnuto instalovat lehkou zátěž, pak doporučujeme vyměnit diodu za propojku.