ОДНОКАНАЛЬНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Если автомат управляет только одной нагрузкой, его можно считать одноканальным, как, например, акустический выключатель, схема которого приведена на рис. 1. По ней и разберем работу автомата. Начнем с того момента, когда раздался звуковой сигнал. Микрофон ВМ1, являющийся датчиком автомата, преобразовал его в электрический сигнал звуковой частоты. С движка подстроечного резистора R1 (он является регулятором усиления автомата, а значит, регулятором порога срабатывания акустического выключателя) часть сигнала подается через конденсатор С1 на первый каскад усилителя ЗЧ, выполненный на транзисторе VT1.

Нужное для нормальной работы транзистора напряжение смещения на базе образуется благодаря включению между базой и коллектором резистора R2.

С нагрузки первого каскада (резистор R3) усиленный сигнал поступает через конденсатор СЗ на следующий каскад, выполненный на транзисторе VT2 по такой же схеме, что и первый. С коллекторной нагрузки (резистор R6) сигнал подается через конденсатор С4 на каскад, выполненный на транзисторе VT3. Он одновременно является усилителем переменного напряжения и усилителем постоянного тока. Если сигнала нет, смещение на базе транзистора незначительное — оно зависит рт сопротивления резистора R7. Через нагрузку каскада (обмотку реле) протекает слабый ток, недостаточный для срабатывания реле.

Как только на базе появляется сигнал ЗЧ, он усиливается, выделяется на обмотке реле (она представляет для таких сигналов сравнительно большое сопротивление) и поступает через конденсатор С5 на детектор. В результате напряжение смещения на базе транзистора возрастает, увеличивается и постоянный ток в цепи коллектора транзистора. Срабатывает реле К1.

В таком положении реле находится недолго — это зависит от продолжительности звукового сигнала. Но и этого времени вполне достаточно, чтобы контакты К1.1, замкнувшись, подали сигнал на своеобразный триггер — импульсное устройство с двумя устойчивыми состояниями, — выполненный на реле К2.

Рассмотрим подробнее работу триггера. Сразу же после включения автомата заряжается до напряжения питания оксидный конденсатор С6 (через резистор R8 и нормально замкнутые контакты группы К2.1). Как только замыкаются контакты К1.1, конденсатор С6 подключается к обмотке реле К.2, и оно срабатывает. Замыкающиеся контакты группы К2.1 подключают к источнику питания обмотку реле К2 (через резистор R9), и оно встает на самоблокировку. Теперь при замыкании контактов К1.1 реле К2 будет удерживаться током, протекающим через его обмотку и резистор R9. А конденсатор С6 при этом разрядится через резисторы R8 и R10.

При следующем появлении звукового сигнала, когда вновь сработает реле К.1, контакты К. 1.1 подключат разряженный конденсатор С6 к обмотке реле К2. При этом через цепь R9C6 потечет зарядный ток конденсатора, напряжение на обмотке реле упадет и реле отпустит. Контакты К2.1 возвратятся в исходное положение.

Таким образом, от одного звукового сигнала реле К2 срабатывает, от другого отпускает. Соответственно его контакты К2.2 либо подключают нагрузку, питающуюся через разъем XS1, к сети, либо отключают ее.

Для питания акустического выключателя использован блок, состоящий из понижающего трансформатора Т1 и двухполупериодного выпрямителя, выполненного на диодах VD3 — VD6 по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение фильтруется оксидным конденсатором С7. Чтобы предупредить возможное самовозбуждение усилителя, питание на первый каскад подается через фильтрующую цепочку R4C2.

О деталях автомата. Транзисторы первых двух каскадов высокочастотные. Объясняется это вовсе не необходимыми частотными параметрами усилителя, а получением возможно большего усиления при меньшем числе каскадов. А для этого нужны транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи. Таким требованиям отвечают транзисторы П416Б. Отберите те из них, у которых коэффициент передачи 100... 120. В третьем каскаде можно использовать транзисторы МП25А, МП25Б, МП26А, МП26Б с коэффициентом передачи 30...40.

В детекторе могут работать диоды Д9В — Д9Л или Д2Б — Д2Ж, а в выпрямителе — любые из серий Д226, Д7. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, подстроечный — СПО-0,5. Оксидный кон¬денсатор С2 — К50-12, С6 и С7 — К50-3, остальные — МБМ.

Реле К1 — РЭС6, паспорт РФО.452.143, с сопротивлением обмотки 550 Ом, током срабатывания 22 мА и током отпускания 10 мА. Реле К2 — РЭС9, паспорт РС4.524.200, с сопротивлением обмотки 500 Ом, током срабатывания 28 мА и током отпускания 7 мА. Подойдут и другие реле, но при их выборе следует помнить, что реле К.1 должно срабатывать при токе не более 25 мА и отпускать при токе не менее 8 мА, а К2 срабатывать при токе не более 40 мА и отпускать при 6... 15 мА.

Под эти детали и рассчитана печатная плата (рис. 2), изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Соединительные проводники выполнены методом прорезания изоляционных канавок в фольге. Для крепления реле К1 в плате вырезано окно прямоугольной формы, под колодки же с контактами реле К2 в плате выпилены фигурные отверстия. Соединения выводов обмоток и контактов обоих реле выполнены со стороны печатных проводников. С этой же стороны смонтированы резисторы R8 — R10.

Если есть возможность, выполните проводники методом травления рисунка платы в соответствующем растворе — тогда проводники могут быть меньшей ширины, что уменьшит склонность усилителя к самовозбуждению. Можно вообще обойтись без фольгированного материала и смонтировать детали навесным способом на плате таких же размеров из подходящего изоляционного материала. Для подпайки выводов деталей на плате устанавливают монтажные шпильки и соединяют их между собой в соответствии со схемой.

Двумя уголками плату прикрепляют к дну корпуса (рис. 3), изготовленного из органического стекла. Заготовки стенок и дна корпуса соединены между собой металлическими уголками. Верхняя крышка корпуса съемная, она крепится винтами к уголкам. Снаружи такой корпус можно оклеить декоративной пленкой.

В передней стенке корпуса вырезано отверстие диаметром 14 мм и напротив него изнутри приклеен звуковой датчик — капсюль от головных телефонов ТОН-2. Подойдут капсюли от других телефонов, например ТОН-1, ТЭГ-1, капсюли ТК.-47, ДЭМШ.

В боковой стенке напротив подстроечного резистора просверлено отверстие под отвертку. На задней стенке размещены выключатель питания Q1 (тумблер ТВ2-1), держатель предохранителя с предохранителем FU1 и двухгнездная розетка XS1. Через отверстие в задней стенке выведен шнур питания с вилкой ХР1 на конце.

Рядом с платой к дну корпуса прикреплен трансформатор питания Т1. Он самодельный и выполнен на магнитопроводе Ш16Х Х32. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 160 витков ПЭВ-1 0,2. Подойдет и готовый трансформатор мощностью не менее 5 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 13...15 В.

Прежде чем налаживать автомат, нужно тщательно проверить монтаж, убедиться в надежности соединений. Включив автомат, измеряют выпрямленное напряжение на конденсаторе С7 (при¬мерно 19 В), а затем — напряжение на конденсаторе С2 (около 7,5 В). Затем измеряют ток коллектора транзистора VT1 (1,2 мА) и VT2 (1,5 мА) и при необходимости устанавливают их подбором резисторов .R2 и R5 соответственно.

После этого движок подстроечного резистора RI устанавливают в верхнее по схеме положение, прикрывают микрофон и измеряют ток коллектора транзистора VT3 (2 мА) — он должен быть хотя бы на 1...2 мА ниже тока отпускания используемого реле. Точнее этот ток устанавливают подбором резистора R7.

Открыв микрофон и плавно перемещая движок резистора из нижнего по схеме положения в верхнее, хлопают в ладоши и замечают увеличение тока коллектора транзистора VT3. При определенном положении движка резистора этот ток должен возрастать до тока срабатывания реле К1, но по окончании хлопка падать ниже тока отпускания.

Далее включают в розетку XS1 вилку настольной лампы и проверяют действие триггера. При первом хлопке лампа должна, например, зажигаться, а при последующем — гаснуть. Если же она при хлопке зажигается, а после него сразу же гаснет, значит протекающий через резистор R9 и обмотку реле К2 ток ниже тока отпускания. В этом случае достаточно подобрать резистор R9.

Может наблюдаться и такое явление — лампа хорошо управляется хлопками, а, например, после громкого и продолжительного произнесения какого-нибудь слова не гаснет. Это свидетельствует о том, что протекающий через резистор R8 и обмотку реле К2 ток выше тока отпускания, и он удерживает якорь реле. Достаточно подобрать резистор R8 с большим сопротивлением — и дефект будет устранен.

Окончательно движок подстроечного резистора устанавливают в такое положение, при котором настольная лампа зажигается от хлопка в ладоши с расстояния 4...5 м. Стабильность работы автомата желательно проверить при пониженном на 10 % напряжении сети (например, с помощью автотрансформатора).

Мощность нагрузки, подключаемой к автомату, определяется в основном допустимым током через контакты К.2.2 и не должна превышать 100 Вт. Для более мощной нагрузки желательно заменить реле РЭС9 на МКУ48 или аналогичное, рассчитанное на коммутацию нагрузки мощностью до 500 Вт.

Если вы решили изготовить такую приставку, например, к настольной лампе, совсем не обязательно выполнять ее в виде отдельной конструкции. Можно изготовить декоративную подставку под лампу и в ее корпусе разместить детали автомата.

Многие годы на страницах популярных изданий публиковались описания различных вариантов акустических выключателей, управляющих, как и вышеописанный автомат, лишь одной нагрузкой. И вот в 1985 году популярный радиолюбительский журнал «Радио» объявил мини-конкурс на разработку автомата, способного управлять двумя, тремя и большим числом нагрузок. В результате радиолюбители предложили самые разнообразные варианты двух-, трех- и четырехканальных выключателей, отличающихся схемными решениями, принципом действия, элементной базой. Эти варианты наверняка найдут применение и в вашей конструкторской деятельности, поэтому познакомимся с некоторыми наиболее интересными конструкциями. Начнем с двухканальных выключателей.

Схема одного из них, предложенного киевлянином С. Рыбаевым, приведена на рис. 4. Звуковым датчиком в нем работает угольный микрофон ВМ1. Сигнал с датчика поступает через конденсатор С1 на ждущий мультивибратор, собранный на элементах DD1.1, DD1.2. Длительность формируемого им импульса зависит от номиналов деталей R4, С2 и должна быть больше длительности входного акустического сигнала (т. е. продолжительности хлопка).

Выходной сигнал этого мультивибратора поступает на второй ждущий мультивибратор, выполненный на элементах DD1.3, DD1.4. Но длительность его импульса намного превышает длительность импульса первого мультивибратора — она выбрана такой, чтобы могло прозвучать максимальное число звуковых сигналов-команд (хлопков в ладоши).

Одновременно выходной сигнал первого мультивибратора поступает на вход триггера DD2.1, который совместно с триггером DD2.2 составляет двухразрядный двоичный счетчик импульсов. На входы же R обоих триггеров поступает выходной сигнал второго мультивибратора.

Прямые выходы триггеров соединены с входами D триггеров DD3.1 и DD3.2, на которых выполнен регистр памяти. Входы С триггеров регистра подключены ко второму ждущему мультивибратору. Входы R триггеров соединены с дифференцирующей цепочкой C5R7, служащей для запрета работы регистра в момент включения питания, а значит, включения какой-либо нагрузки без управляющего звукового сигнала. К выходам регистра памяти подключены транзисторные ключи с электромагнитными реле, нормально разомкнутые контакты, которых стоят в цепи нагрузок.

Как только раздается звуковая команда (хлопок в ладоши) и на выводах микрофона появляется электрический сигнал, первый ждущий мультивибратор вырабатывает тактовый импульс и подает его на счетный вход триггера DD2.1. На выходах счетчика появляются сигналы двоичного кода, т. е. уровень логической 1 появится на выводе 1 при одном хлопке, на выводе 13 — при двух, на обоих выводах — при трех. Если же последуют четыре хлопка, счетчик установится в исходное состояние — на обоих его выходах будут уровни логического 0.

Подавая различное число звуковых сигналов, можно включать или выключать нагрузки в любой последовательности.

Каково назначение второго ждущего мультивибратора? При поступлении первого звукового сигнала он включает счетчик импульсов, одновременно запрещая работу регистра памяти. По окончании хлопка (или хлопков) второй мультивибратор возвращается в исходное состояние и в регистр памяти записывается информация с выходов счетчика. Только после этого включится или выключится соответствующая нагрузка.

В автомате могут быть использованы аналогичные по назначению микросхемы серий К561, К564. Транзисторы должны быть со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50, а реле — срабатывающие при напряжении 7...8 Вис контактами, рассчитанными на управление данными нагрузками (телевизор, радиоприемник и т. д.).

Питать автомат можно от источника постоянного тока напряжением 9 В ±5 % при токе нагрузки до 100 мА. В исходном состоянии потребляемый автоматом ток не превышает 10 мА.

При налаживании автомата подстроечным резистором R3 устанавливают такое напряжение на входе элемента DD1.1, при котором первый мультивибратор находится в устойчивом состоянии (на выводе 4 элемента DD1.2 уровень логического 0).

Похожий по принципу действия автомат (рис. 5) предложил В. Димов из Народной Республики Болгарии (г. Русе). Выполнен он на микросхемах серии К155 и транзисторах. В автомате использованы угольный микрофон ВМ1, два ждущих мультивибратора (один — на элементах DD1.1 и DD1.2, второй — на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT2), счетчик импульсов на триггерах DD2.1, DD2.2 и электронные ключи на транзисторах VT3 — VT5 с электромагнитными реле К1 — КЗ.

Как и в предыдущей конструкции, при подаче сигнала (хлопок в ладоши) срабатывают оба ждущих мультивибратора. Первый формирует тактовый импульс, поступающий на счетчик, второй — импульс «ожидания», необходимый для отключения цепи нагрузок (контактами К1.1) на период работы счетчика.

Когда второй мультивибратор возвратится в исходное состояние, реле К1 отпустит и контактами К1.1 подаст напряжение питания на остальные реле. В зависимости от состояния счетчика будет включена либо первая нагрузка, либо вторая, либо обе, либо обе выключены. Состояние счетчика, а значит, работу той или иной нагрузки контролируют по светодиодам HL1, HL2, которые могут быть для наглядности разных цветов свечения.

Несколько иное решение реализовано в акустическом автомате (рис. 6), предложенном одесситом А. Поповым. В нем сигнал акустического датчика — микрофона ВМ1 усиливается каскадом на транзисторах VT1, VT2, в котором конденсаторами С1 и С2 введено ограничение полосы пропускания в области нижних частот, что повысило помехозащищенность автомата к посторонним шумам.

Далее следуют два ждущих мультивибратора (один — на элементах DD1.1, DD1.2 и транзисторе VT3, другой — на транзисторах VT4, VT5 и элементе DD1.3), триггер сброса DD2, двоичный счетчик на триггерах DD3.1, DD3.2 и ключевое устройство на элементе DD1.4, транзисторах VT6, VT7 и электромагнитных реле Kl, K2.

Появляющийся (в результате хлопка в ладоши) на выходе усилителя сигнал звуковой частоты в виде серии импульсов разной амплитуды и длительности запускает первый ждущий мультивибратор, который вырабатывает два одиночных импульса одинаковой длительности, но разной полярности. Положительный импульс с вывода 6 элемента DD1.2 поступает на вход счетчика, а отрицательный импульс с вывода 3 элемента DD1.1 — на второй ждущий мультивибратор. Выходной сигнал этого мультивибратора воздействует на триггер DD2, который управляет работой счетчика. Одновременно этот сигнал поступает на элемент DD1.4, в результате чего открываются диоды VD1, VD2 и закрываются транзисторы VT6, VT7.

А в это время на вход счетчика поступают импульсы, преобразованные из акустических сигналов-хлопков. По окончании времени выдержки второго мультивибратора (1,5...2 с после последнего хлопка) диоды VD1, VD2 закрываются. В зависимости от состояния счетчика транзисторы VT6, VT7 могут быть либо открыты (один или оба), либо закрыты (тоже один или оба).

Особенностью автомата является работа второго ждущего мультивибратора — отсчет его выдержки начинается с каждого нового хлопка. Он как бы «ждет», когда кончатся сигналы-хлопки, а затем возвращается в исходное состояние. При этом изменяет свое состояние и триггер DD2. Если от первой серии хлопков он не мог сбросить счетчик в нулевое состояние и на выходе счетчика появлялась определенная информация, то после следующей серии хлопков (или одного хлопка — не имеет значения) триггер DD2 сбросит счетчик на нуль, и все нагрузки окажутся обесточены. Поэтому условно можно считать, что первые хлопки используются для включения нужной нагрузки (или обеих нагрузок), а последующие — на выключение. Так, по одному хлопку в режиме включения сетевое напряжение подается на первую нагрузку (срабатывает реле K1), по двум — на вторую (срабатывает реле К2), по трем — на обе (срабатывают оба реле).

Для контроля состояния счетчика и включения нагрузок служат светодиоды HL1 и HL2. Нагрузки включают в сеть последовательно с контактами реле (как это было в одноканальном выключателе).

Один из вариантов такого автомата предложил А. Соколов из г. Рустави Грузинской ССР. Автомат (рис. 7) состоит из микрофонного усилителя (транзисторы VT2, VT3), ждущего мультивибратора (VT5, VT6), электронных ключей (VT4, VT7, VT8), кольцевого тринисторного счетчика (тринисторы VS1 — VS4) и триггеров (реле К.1 — КЗ).

Через некоторое время после включения автомата в сеть тринистор VS4 откроется протекающим через резистор R33, диод VD18 и управляющий электрод постоянным током. Зажигается сигнальная лампа HL4 «Готов». Стоит теперь хлопнуть в ладоши — и электрический сигнал, преобразованный микрофоном ВМ1 из звукового и усиленный каскадами на транзисторах VT2 — VT3, откроет транзистор VT4. Через цепь эмиттер-коллектор транзистора разрядится конденсатор С18, и аноды диодов VD8 — VD11 счетчика окажутся подключенными к плюсовому проводу источника питания. Но лишь VD8 будет открыт, поскольку конденсатор С9 разряжен (через резистор R10 и открытый тринистор VS4). Через этот диод, конденсатор С9 и управляющий электрод транзистора VS1 потечет импульс тока. Тринистор откроется, вспыхнет сигнальная лампа HL1. Одновременно конден¬сатор С5, зарядившийся ранее через лампу HL1 и тринистор VS4 почти до напряжения источника питания, окажется подключенным параллельно тринистору VS4 в такой полярности, что тринистор закроется. Лампа HL4 погаснет.

Казалось бы, одновременно с зажиганием лампы HL1 должно сработать реле К1- Но этого не произойдет, поскольку с коллектора транзистора VT4 на ждущий мультивибратор поступит положительный импульс, в результате чего такой же импульс (но длительностью около 4 с) появится на коллекторе транзистора VT6. Сработает реле К7 и контактами К7.1 верхние по схеме выводы обмоток реле К4 — Кб будут отключены от источника питания.

По окончании импульса мультивибратора реле К7 отпустит — вот тогда и сработает реле К4. Контактами К4.1 оно установит первый триггер в такое положение, при котором сработает реле К1 и окажется включенной (контактами К1-1) первая нагрузка.

Если во время действия импульса мультивибратора раздастся второй хлопок в ладоши, зажжется лампа HL2 и после отпускания реле К7 сигнал поступит на второй триггер, контактами К2.2 окажется включенной в сеть вторая нагрузка. При трех хлопках включится третья нагрузка.

Одновременно с включением той или иной нагрузки на соответствующий катод индикатора HG1 будет подаваться напряже¬ние, а значит, будет высвечиваться цифра, указывающая номер включенной нагрузки. Сколько будет включено нагрузок, столько цифр будут светиться одновременно.

Как только мультивибратор возвратится в исходное состояние, закроются транзисторы VT8 и VT7 (он открывается вместе с VT8). Но напряжение на коллекторе последнего восстановится не сразу, а через некоторое время, определяемое сопротивлением резистора R33 и емкостью конденсатора С22. Это время задержки, в течение которого будет оставаться открытым один из тринисторов VS1 — VS3 и включенным одно из реле К4 — Кб. Затем откроется тринистор VS4, закроются все остальные, зажжется лампа HL4 — автомат вновь готов к приему звуковых сигналов управления.

Когда понадобится выключить какую-нибудь нагрузку, достаточно подать соответствующее число звуковых сигналов-хлопков. Сработает нужное реле счетчика и переведет своими контактами реле триггера в другое состояние, при котором контакты реле триггера разомкнут цепь питания нагрузки.

Кремниевые транзисторы автомата могут быть серий МП35 — МП38, КТ312, КТ315, КТ603; транзистор VT4 — серий ГТ308, МП39 — МП42; VT1 — серий П201 — П203, П213 — П216. Все транзисторы желательно применить со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40. Выпрямительные диоды VD1 — VD4, VD13 — VD16 — любые из серии Д226; диоды VD19 — VD22 — любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и выпрямленный ток не менее 10 мА; остальные диоды — любые из серий Д219, Д220, Д223. Вместо стабилитрона Д814В можно использовать Д810.

Оксидные конденсаторы С5 — С8 — любого типа, но обязательно неполярные (их можно получить каждый из двух встречно-последовательно включенных полярных конденсаторов вдвое большей емкости); остальные оксидные конденсаторы — К50-6, К50-3, К52 (ЭТО); конденсаторы С17, С19 — любые, например МБМ. Реле К4 — Кб — РЭС15, паспорт РС4.591.003; К7 — РЭС10, паспорт РС4.524.302 (у реле снимают кожух и немного ослабляют пружину, чтобы оно срабатывало при открывании транзистора VT8); К1 — КЗ — РЭС9, паспорт РС4.524.200, но более надежно будут работать МКУ48, паспорт РА4.500.232, РА4.500.132. Тринисторы могут быть любые из серий КУ201, Д235, Д238. Сигнальные лампы — на напряжение 12 В и ток 0,1...0,2 А (при меньшем токе тринисторы не будут удерживаться в открытом состоянии). Микрофон — любой (кроме угольного) высокоомный, например капсюль от головных телефонов ТОН-1. Трансформатор — мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 13... 15 В. Самодельный трансформатор можно выполнить на магнитопроводе Ш16X30, обмотка I должна содержать 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 160 витков ПЭВ-1 0,2.

Следующий автомат (рис. 8), предложенный И. Нечаевым из Курска, содержит аналоговые и цифровые микросхемы, транзисторы, электромагнитные реле. Он позволяет управлять также тремя нагрузками, но действует несколько необычно — по двум следующим друг за другом хлопкам: по первому включается световая сигнализация и «опрашиваются» каналы, а по второму нужная нагрузка либо включается, либо выключается.

Электрический сигнал, преобразованный микрофоном ВМ1 из звукового, усиливается микросхемой DA1. С выхода микросхемы сигнал поступает на выпрямитель (диоды VD1, VD2), позволяющий получить импульс постоянного тока. Далее этот импульс подается на формирователь импульса положительной полярности — импульса управления, собранный на транзисторе VT2 и элементах DD4.3, DD4.4. По длительности импульс управления примерно равен звуковому сигналу.

Импульс управления подается одновременно на счетчик DD5 и устройства совпадения, выполненные на элементах DD1.1 — DD1.3. К выходу счетчика подключены инверторы DD6.1, DD6.2, DD7.1 и цепи сигнализации на элементах DD7.2 — DD7.4, тран¬зисторах VT3 — VT5 и лампах HL1 — HL3. А устройства совпадения соединены выходными выводами элементов с тремя узлами памяти, каждый из которых состоит из триггера и транзисторного электронного ключа с электромагнитным реле.

Еще в автомате есть управляемый генератор импульсов, выполненный на транзисторе VT1 и элементах DD4.1, DD4.2. Он служит для «опроса» каналов.

Предположим, автомат включили в сеть, а к розеткам XS1 — XS3 подсоединили нагрузки. Благодаря цепочке R6C7 триггеры устанавливаются в нулевое состояние. На выходах счетчика — уровни логического 0. При этом на выходе элемента DD7.1 уровень логической 1, который включает в работу управляемый генератор. Его выходной сигнал поступает на счетчик, и на выходах счетчика появляется сигнал в двоичном коде. Так, от одного входного импульса уровень логической 1 появится на выводе 12, от двух — на выводе 9, от трех — на выводах 12 и 9 и т. д. Как только уровень логической 1 появится на выводе 11, управляемый генератор выключится. Автомат готов к работе.

После подачи первого звукового сигнала импульс управления обнулит счетчик, включится управляемый генератор. Через некоторое время уровень логической 1 появится на выводе 9, «сработает» элемент DD7.2 (на его входах окажутся уровни логи¬ческой 1), откроется транзистор VT3, вспыхнет лампа HL1. Она известит о том, что наступило время управлять первым каналом. Нетрудно проследить, что на двух входах элемента DD1.1 в этот момент будут сигналы логической 1. Поэтому достаточно хлопнуть в ладоши еще раз, и импульс управления в виде уровня логической 1 поступит на третий вход элемента DD1.1. На выходе элемента появится уровень логического 0, триггер DD2.1 переключится в единичное состояние, откроется транзистор VT6, сработает реле К1 и контактами К1.1 включит первую нагрузку в сеть.

Если же второго хлопка в этот момент не последует, лампа HL1 погаснет, а затем поочередно зажгутся HL2 и HL3, после чего управляемый генератор выключится.

Чтобы выключить первую нагрузку, нужно первым хлопком обнулить счетчик и включить управляемый генератор, а когда вспыхнет лампа HL1, подать еще один звуковой сигнал. Тогда уровень логического 0 на выходе элемента DD1.1 переведет триггер DD2.1 в нулевое состояние, реле К1 отпустит и контактами К1.1 разомкнет цепь питания нагрузки.

Аналогично управляют второй и третьей нагрузками, хлопая второй раз в ладоши в те моменты, когда зажигаются лампы HL2 и HL3 соответственно.

Вместо указанных на схеме можно применить цифровые микросхемы серии К133, а аналоговую — серий К118 (К118УН1А, КП8УН1Б) или К122УН1А; транзистор VT1 — КТ315А — КТ315Г, КТ312А, КТ312В; VT2 — КПЗОЗА, КПЗОЗВ; VT3 — VT5 — КТ208А, КТ208В — КТ208Д, МП26А, МП26Б; VT6 — VT8 — КТ603А, КТ603Б, КТ608А; VT9 — КТ805А, КТ805Б, К.Т807Б (указанный на схеме К.Т815Б нужно укрепить на небольшой радиатор). Диоды VD1, VD2 могут быть серий Д9 (с индекса¬ми В — Л), Д2 (Б — Ж), Д18, Д20; VD3 — VD5, VD7 — VD10 — любые из серии Д226. Сигнальные лампы — МН 2,5 — 0,068. Ре¬ле — РЭС9, паспорт РС4.524.200. Трансформатор — любой мало¬мощный (более 5 Вт) с напряжением на обмотке II 13...15 В. Микрофон — капсюль от головных телефонов ТОН-1.

При налаживании автомата движок подстроечного резистора устанавливают сначала в верхнее по схеме положение. Хлопая в ладоши с близкого расстояния, контролируют появление импульса управления на выводе 8 элемента DD4.4. Если его нет, подбирают транзистор VT2 с меньшим напряжением отсечки. Подбором резистора R5 устанавливают такую продолжительность свечения ламп HL1 — HL3, чтобы можно было успевать хлопком в ладоши включать или выключать нагрузку. При малой чувствительности автомата нужно использовать микросхему DA1 с большим усилением или собрать предварительный усилительный каскад на транзисторе. Чувствительность автомата должна быть такой, чтобы он реагировал на хлопок средней громкости на расстоянии 3...5 м.

Одну из таких конструкций (рис. 9) разработал С. Казаков из г. Кыштым Челябинской обл. Из исходного одноканального выключателя (см. рис. 1) он изъял реле К2, конденсатор С6, резисторы R8 — R10 и вместо них подключил узел дешифрации сигналов.

Сигналы с основного реле автомата (с его переключающих контактов К.1.1) поступают на триггер — формирователь импульсов, выполненный на элементах DD1.1 и DD1.2. С формирователя импульсы поступают на счетчик DD3, а также на селектор импульсов, выполненный на элементах DD2.1, DD1.3, триггерах Шмитта DD4.1, DD4.2 и транзисторе VT1. К счетчику импульсов DD3 подключен дешифратор DD5, часть выходных выводов (у микросхемы К155ИДЗ их 15) которого подключены к управляющим ячейкам каналов. Каждая такая ячейка состоит из D-триггера (для первого канала — DD6.1), электронного ключа (транзистор VT2) и электромагнитного реле (К2).

Работает акустический выключатель так. По первому хлопку В ладоши сформированный положительный импульс с выхода элемента DD1.1 поступает на входы элемента DD2.1, в результате чего на выходе его (вывод 6) появляется отрицательный импульс (уровень логического 0). Конденсатор С1 практически мгновенно разряжается. Транзистор VT1 закрывается, на выходе Триггера Шмитта DD4.1 появляется положительный, импульс, фронт которого обнуляет счетчик DD3. На выводах 18 и 19 Дешифратора при этом уровень логической 1, дешифратор «закрыт», т. е. поступающая на входные выводы информация We изменяет выходных сигналов — на всех выходных выводах , (в нашем случае — 2 — 5) уровень логической 1.

В течение примерно 2 с после хлопка конденсатор С1 заряжается до напряжения, при котором открывается транзистор VT1. В этот момент на выходе триггера Шмитта DD4.1 появляется отрицательный импульс, «срабатывает» второй триггер Шмитта — DD4.2, и появляющийся на его выходе (вывод 8) (Отрицательный импульс стробирует (т. е. «открывает») дешифратор. В зависимости от состояния счетчика, а значит, сигналов на входе дешифратора, на том или ином выходе дешифратора появится отрицательный импульс. Если прозвучал один хлопок в ладоши, такой импульс окажется на выходном выводе 2. Он поступит на вход С триггера DD6.1 и перебросит триггер в другое устойчивое состояние, в данном случае единичное, при котором на прямом выходе (вывод 5) будет уровень логической 1. Откроется транзистор VT2, сработает реле К.2 и своими контактами (они на схеме не показаны) замкнет цепь питания первой нагрузки.

Если последуют два хлопка (за время до 2 с), отрицательный импульс появится на выводе 3 дешифратора, при трех хлопках он будет на выводе 4, при четырех — на выводе 5. Сработает соответствующее реле и включит ту или иную нагрузку.

Когда, скажем, первую нагрузку нужно выключить, достаточно хлопнуть в ладоши один раз. Триггер DD6.1 возвратится в нулевое состояние, и реле К2 отпустит.

Следует добавить, что число каналов в этом автомате может быть значительно больше — до 15. Для этого нужно дополнить его соответствующим числом управляющих ячеек, подключив их к свободным выходам дешифратора.

Реле К2 — К5 могут быть любые, срабатывающие при напряжении до 15 В и токе не более 50 мА; контакты реле должны быть рассчитаны на работу при напряжении 220 В и управление токами потребления выбранных нагрузок.

При налаживании автомата подбором резистора R3 устанавливают нужную продолжительность зарядки конденсатора С1 — она должна превышать возможную длительность паузы между двумя следующими друг за другом акустическими сигналами управления — хлопками в ладоши.

Радиолюбитель И. Винюков из Новосибирска использовал в своем автомате (рис. 10) операционный усилитель, микросхемы серии К561, транзисторы и электромагнитные реле. Работа этого автомата несколько схожа с предыдущим.

Электрический сигнал с микрофона ВМ1 поступает на операционный усилитель DА 1.1, коэффициент усиления которого зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2 и R3. Усиленный сигнал детектируется диодами VD1, VD2. К детектору подключен триггер Шмитта, выполненный на операционном усилителе DA1.2. Триггерный режим работы обеспечивается благодаря включению резистора R4 между выходом усилителя и его неинвертирующим входом.

Образующиеся на выходе триггера Шмитта (вывод 8 усилителя DA1.2) импульсы, число которых соответствует числу раздавшихся звуковых сигналов (хлопков в ладоши), поступают на счетчик DD1 и ждущий мультивибратор, выполненный на элемен¬тах DD2.1 и DD2.2. Длительность импульса мультивибратора зависит от емкости конденсатора С5 и сопротивления резисторов R5, R6. Через инвертор DD2.3 импульс мультивибратора подается на один из входов элементов 2И-НЕ (DD3.1 — DD3.4). Выходы этих элементов соединены через элементы НЕ (DD4.1 — DD4.4) с входами С триггеров DD5.1 — DD6.2, которые в свою очередь подключены через развязывающие диоды VD4 — VD7 к входу R счетчика импульсов DD1. К прямым выходам триггеров подключены транзисторные ключи с электромагнитными реле, замыкающие контакты которых включены в цепь питания нагрузок. Как работает автомат? Раздался, скажем, один хлопок в ладоши. Появившийся на выходе триггера Шмитта импульс «записывается» счетчиком DD1 и в виде уровня логической 1 появляется на его выходном выводе 1. Одновременно запускается ждущий мультивибратор, и его импульс (на выходе элемента DD2.3 он отрицательной полярности) запрещает прохождение сигнала через элемент DD3.1.

По окончании импульса мультивибратора (его длительность около 4 с) уровень логической 1 с вывода 1 счетчика пройдет через элементы DD3.1, DD4.1 на вход С триггера DD5.1, а через диод VD4 — на вход R счетчика. В итоге счетчик установится Э нулевое состояние, а триггер — в единичное, при котором на его прямом выходе будет уровень логической 1. Откроется транзистор VT1, сработает реле К1, включится первая нагрузка. Если во время работы ждущего мультивибратора прозвучат, например, два звуковых сигнала, а значит, на выходе триггера Шмитта появятся два импульса, уровень логической 1 будет на выводе 3 счетчика. По возвращении мультивибратора в исходное состояние (т. е. по окончании импульса мультивибратора) окажется включенным реле К.2.

При повторной подаче одного или двух звуковых сигналов выключится первая или вторая нагрузка соответственно.

В связи с использованием экономичных микросхем удалось применить для питания автомата батарею GB1 напряжением 9 В. Правда, в целях экономии энергии батареи применены сравнительно слаботочные реле РЭС10 (паспорт РС4.524.308), рассчитанные на управление нагрузкой небольшой мощности. Если же предполагаете управлять мощной нагрузкой (более 50 Вт), следует использовать реле МКУ48, РЭС22 или аналогичные и питать автомат от выпрямителя со стабилизированным выходным напряжением.

Вместо микросхем серии К561 можно применить аналогичные по назначению микросхемы серий К564, К176 (К.176ЛЕ5, К176ЛА7, К176ТМ2). Транзисторы должны быть с коэффициентом передачи тока не менее 100 и допустимым током коллектора не ниже 100 мА. Микрофон может быть МД-200, МД-201, капсюль ДЭМШ, капсюль головных телефонов ТОН-1, ТОН-2.

Налаживания автомат не требует, но для устойчивой работы его нужно установить оптимальную чувствительность подбором резистора R2. Она должна быть такой, чтобы от громкого звука вблизи микрофона или на расстоянии нескольких метров от него на выходе триггера Шмитта появлялся одиночный импульс с крутыми фронтом и спадом. Иногда приходится подбирать резистор R4, определяющий уровень срабатывания триггера. Длительность импульса мультивибратора можно изменить подбором конденсатора С5: при увеличении его емкости длительность импульса возрастает.

Можно ли построить акустический выключатель, способный управлять любой из четырех нагрузок всего одним хлопком в ладоши? Положительный ответ на этот вопрос дал пензенский радиолюбитель М. Павлов, разработавший автомат на микросхемах серии К176 (рис. 11). Чтобы осуществить задуманное, он использовал JK-триггеры (DD3.1 — DD4.2), управляемые стробирующими импульсами с выходов счетчика DD2 и импульсом ждущего мультивибратора на элементах DD1.3, DD1.4. Частота следования стробирующих импульсов определяется частотой генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2. Наличие стробирующего импульса на триггере того или иного канала можно контролировать по газоразрядному индикатору HG1.

Допустим, стробирующий импульс, т. е. уровень логической 1, появился на выводе 3 счетчика DD2, а значит, на JK-входах триггера DD3.1. Этот триггер готов к приему информации, остальные останутся закрытыми. Об этом свидетельствует погаснувшая первая точка на индикаторе HG1 (ведь транзистор VT2 открылся при появлении уровня логической 1 на верхнем по схеме выводе резистора R8, и напряжение на коллекторе транзистора упало почти до нуля).

Если теперь хлопнуть в ладоши, на коллекторе транзистора VT1 (он является пороговым элементом, порог срабатывания которого устанавливают подстроечным резистором R5) появится положительный импульс, который запустит ждущий мультивибратор. Импульс мультивибратора поступит на вход С триггера DD3.1 и переключит триггер в единичное состояние. Сработает реле К1 и включит первую нагрузку.

Дождавшись в дальнейшем такого же состояния счетчика и хлопнув в ладоши, можно возвратить триггер в нулевое состояние и выключить первую нагрузку. Четвертой нагрузкой управляют тогда, когда оказываются зажженными три точки индикатора.

Транзисторы VT2 — VT8 могут быть другие кремниевые, рассчитанные на ток коллектора не менее 100 мА, допустимое напряжение коллектор-эмиттер не ниже 30 В и со статическим Коэффициентом передачи не менее 80; транзистор VT1 — любой из серии КТ315. Реле РЭС6, паспорт РФО.452.103, но лучше использовать реле типа МКУ48, РЭС22, способные управлять более мощной нагрузкой. Микрофон — любой угольный.

Источник: Б. С. Иванов «САМОДЕЛКИ ЮНОГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ»