fon2

Датчики акустические схемы.

Среди радиолюбительских конструкций акустических датчиков встречаются простые конструкции. Их отличает набор элементов, уровень усиления и чувствительность к акустическим колебаниям. На основе чувствительных акустических датчиков, управляющих различными устройствами нагрузки, можно создавать автоматические устройства. Большое (определяющее) значение в этом случае имеет чувствительность и возможность ее регулировки.

Одним из таких устройств, реагирующем на малейший шум и даже ветерок (об этом ниже), является чувствительный акустический датчик. Электрическая схема датчика представлена на рис.1.
Усилитель слабых звуковых сигналов датчика выполнен на высокочувствительном микрофонном усилителе DA1. Чувствительность микросхемы - операционного усилителя (далее ОУ) такова, что он воспринимает входной сигнал амплитудой 1 мВ. Корректировкой сопротивления резистора R7 чувствительность усилителя можно изменять в широких пределах. Суммарный коэффициент усиления при указанных на схеме номиналах элементов составляет более 3000 и может быть еще более увеличен с помощью увеличения сопротивления R7 и емкости конденсаторов С5 и С6 до 10000 пФ каждого. Эти конденсаторы компенсационной цепочки введены для устранения возможного самовозбуждения на высоких частотах усилителя при максимальном режиме усиления.
Для увеличения общего коэффициента усиления также рекомендуется увеличить емкость разделительных конденсаторов С6 и С8 до 2мкФ и 50мкФ соответственно. При этом уменьшение сопротивления R7 до 50 кОм (в 10 раз) чувствительность ОУ уменьшится так, что акустический датчик будет реагировать только на голос человека (хлопок в ладоши или другой громкий звук) на расстоянии до 1 м от микрофона ВМ1.
akustich datchiki1 Усиленный сигнал переменного напряжения с выхода ОУ DА1.1 через разделительный конденсатор С8 поступает на выпрямитель, реализованный на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение сглаживается оксидным С9 и шунтируется резистoром R9. Цепь С9, R9 одновременно является узлом задержки.
Когда в точке А (на выходе схемы) появится высокий уровень напряжения (амплитудой 3,6.. .3,8 В), то благодаря заряженому конденсатору С9, этот уровень будет присутствовать в точке А не менее, чем 4 мин. Высокий уровень в точке А является управляющим по отношению к исполнительнoму узлу (на схеме не показан), который включает или выключает любую электронную нагрузку. Это может быть, к примеру, лампа накаливания на 220 В, установленая на лестничной клетке.
В этом случае акустический датчик будет полезен как автомат - включатель освещения при приближении жильцов к микрофону ВМ1. Когда вблизи ВМ1 наступит тишина, по истечении выдержки 4 мин лампа освещения автоматически погаснет до следующего акустического воздействия на микрoфон.
Если шум вокруг ВМ1 сохранится во время отсчета времени после первоначального звукового воздействия, то выдержка времени увеличится и лампа освещения будет гореть до тех пор, пока шум не прекратиться плюс еще 4 мин. Если задержка выключения не нужна, ее можно отключить. Для этого управляющий сигнал берут напрямую с вывода 7 микросхемы DA1.
Есть и еще одна интересная особенность усилителя сигналов на микросхеме DA1. Если изменить (увеличить емкость) номиналы элементов в цепи обратной связи ( С5, С7 и разделительные конденсаторы С6, С8 - об этом написано выше), чувствительность акустического датчика оказывается такова, что управляющий выходное напряжение появится на выводе 7 элемента DА1.2 не после звукового воздействия на микрофон, а даже при слабом ветерке, потоке воздуха, направленного на ВМ1 с расстояния 0,5...1 м. Для получения такого эффекта потребуется полностью изолировать помещение от посторонних звуков (что в больших городах сделать в бытовых условиях средней квартиры почти невозможно, ибо уровень шума с улицы превышает все мыслимые пределы).

Этот авторский эксперимент с акустическим датчиком проводился ночью, поэтому в связи с вышеизложенным можно рекомендовать данную разработку тем радиолюбителям, кто сможет найти для нее другое рациональное применение (взяв за основу), например, для создания шумомера - устройства, фиксирующего, измеряющего уровень шума и индуцирующего превышение этого уровня. В больших городах, а так-же в производственных помещениях такой прибор сегодня оказывается весьма актуальным, ибо позволяет сберечь людям здоровье, нервы и, как следствие, продлить жизнь.
Кроме того, рекомендованную на рис. 1 схему можно с успехом применить как составную часть других радиолюбительских конструкций в качестве высокочувствительного акустического датчика.

Самым дорогим элементом в предлагаемом датчике является микросхема DA1. Ее можно заменить на близкий по электрическим характеристикам ОУ ТL072 или ТL082. У них идентичное расположение выводов.
Вторым по значимости в датчике является пассивный злектретный микрофон ВМ1. В отличие от активного микрофона, пассивный микрофон не имеет внутреннего усилителя и отдельного питания. Микрофон CZN-15Е широко распространен в продаже и телефонных аппаратах различных марок и стоит недорого. Вместо него с не меньшим успехом можно применить отечественные электретные микрофоны МКЭ-332, МКЭ-333, МКЭ- 387, МКЭ-389.
Оксидный С2, типа К50-24, К50-29, сглаживает пульсации напряжения источника питания. Остальные оксидные конденсаторы могут быть К50-29, К50-35.
Конденсатор С9 своей емкостью определяет время задержки выключения оконечного узла, поэтому нужно применить конденсатор с малым током утечки, например, К50-35, К53-1, К53-10 и аналогичные.
Неполярные конденсаторы - типа К10-17, КМб и аналогичные.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,125, МЛТ-0,25, МF-25 и аналогичные.
Оконечный (исполнительный) узел подбирается таким, чтобы реагировал на положительный фронт импульса в точке А.
Налаживание датчика заключается в подборе уровня чувствительности ОУ (корректировкой сопротивления R7). Для этого во время настройки этот резистор лучше заменить подстроечным, например, СПЗ-29В - с линейной характеристикой изменения сопротивления, а затем, когда оптимальный уровень будет установлен, выпаять резистор из схемы, замерить омметром его сопротивление и установить вместо него постоянный соответствующего сопротивления.
Источник питания трансформаторный, стабилизированный, выдающий напряжение в диапазоне 5...8 В.

Аналогичным по функциональности является акустический датчик как на рис.2, который представляет собой усилитель слабых сигналов.
akustich datchiki2 Датчик исполнен на двух однотипных кремниевых транзисторах n-р-n проводимости, обладающих высоким коэффициентом усиления h21e (80...100 по току).
При звуковом воздействии на микрофон ВМ1 переменный сигнал поступает в базу транзистора VТ1 и усиливается им. С коллектора транзистора VТ2 снимается выходной сигнал, управляющий периферийными или исполнительными устройствами отрицательным фронтом. С1 сглаживает пульсации напряжения источника питания. Резистор обратной связи R4 предохраняет усилитель слабых сигналов от самовозбуждения.
Выходной ток VТ2 позволяет управлять маломощным электромагнитным реле с рабочим напряжением 5 В и током срабатывания 15...20 мА.

Расширенная схема акустического датчика показана на рис.3. В отличие от предыдущей она отличается дополнительными возможностями регулировки усиления и инверсии выходного сигнала.
akustich datchiki3 Регулировка усиления слабых сигналов с микрофона ВМ1 осуществляется переменным резистором R6. Чем меньше сопротивление данного резистора, тем больше усиление транзисторного каскада на транзисторе VТ1.
При длительной практике зксплуатации рекомендуемого узла удалось установить, что при сопротивлении резистора R6 равном нулю, возможно самовозбуждение каскада. Чтобы его избежать, последовательно с R6 включают еще один ограничительный резистор сопротивлением 100...200 Ом.
На схеме показаны два выхода, с которых снимается управляющий сигнал для последующих схем и оконечных электронных узлов. С точки "Выход 1" снимают управляющий сигнал с отрицательным фронтом (который появляется при звуковом воздействии на микрофон ВМ 1), а с точки "Выход 2" - инверсный.
Благодаря применению в качестве оконечного токового усилителя полевoго транзистора КП501А (VТ2) акустический датчик снижает потребление тока (относительно предыдущей схемы), а также имеет возможность управления более мощной нагрузкой, например, исполнительным реле с током включения до 200 мА. Этот транзистор можно заменить на КП501 с любым буквенным индексом, а также на более мощный полевой транзистор соответствующей конфигурации.

Эти простые конструкции акустических датчиков в налаживании не нуждаются. Все они испытаны при питании от одного и того же стабилизированного источника напряжения 6 В. Потребляемый ток конструкции (без учета тока потребления реле) не превышает 15 мА. Все элементы датчиков, о которых не сказано особо, надлежит использовать тех же типов, которые описаны для схемы на рис.1.

Кашкаров А.

РЛ 2007/06

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet