Принцип действия, устройство и схема акустического выключателя

Производители

Наиболее известные модели, представленные на российском рынке — «Экосвет» и «Claps». Рассмотрим их основные характеристики.

Выключатель «Сlaps»

Одной из новейших разработок является модель хлопкового выключателя «Сlaps». В этом устройстве звук обрабатывается при помощи микропроцессора, ни на какие посторонние шумы он не реагирует, но настраивается на несколько хлопков подряд (это самое главное условие работы).

В одном помещении допустимо установить несколько таких выключателей, каждый из них будет реагировать на определённое число хлопков, и включать соответственно свет, увлажнитель воздуха, вентилятор, телевизор либо музыкальный центр. Под эту модель выключателя приспосабливают любые бытовые приборы, имеющие электрический шнур.

Возможно, кому-то хлопковый выключатель покажется игрушкой или абсолютно ненужным устройством. Другие наоборот горят идеей создать свой «умный дом», чтобы свет и электроприборы включались и начинали работать по команде или хлопку. Устраивайте свою жизнь так, как хочется именно вам, но при этом сделайте её максимально комфортной.

Выключатель «Экосвет»

Устройство «Экосвет» предназначено для работы с лампочками на 220 Вольт.

Основные параметры прибора:

• нагрузка — 300 Ватт;
• разброс звукового сигнала — от 30 до 150 децибел;
• уровень защищенности корпуса — IP30;
• допустимый температурный режим — от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля;
• стоимость — от 350 рублей.

«Экосвет» фиксируют саморезами за крепежные лапы. Прибор не рекомендуется устанавливать в шумных помещениях. Несмотря на то, что «Экосвет» настроен на хлопки, возможны ложные срабатывания.

На рисунке вверху показана схема подключения прибора. «Экосвет» соединен с обычным выключателем, чтобы предоставить возможность обесточивания схемы и прекращения его работы.

Типы выключателей для дома (бытового применения)

Применяемые в быту различные виды выключателей должны быть удобными, безопасными, имеющими привлекательный дизайн. Они отличаются друг от друга по видам и типам. По способу установки включатель может быть встроенным или устанавливаться снаружи. В наше время чаще всего используют в качестве органов управления поворотную клавишу, такие выключатели распространены в Европе.

Типы выключателей для дома

В США предпочитают пользоваться выключателями рычажкового типа (тумблеры), видимо, не желая уходить от традиций. Но это сейчас, а в былые времена, когда еще Томас Эдисон только сделал свое изобретение использовались поворотные выключатели. Они были известны во всем мире в первой половине XX века и коммутировали до нескольких цепей в 3–4 положениях (пакетный выключатель). Пакетные выключатели используются до сих пор во многих старых щитках коммунального хозяйства.

Чтобы включить светильник, используют выключатель одноклавишный, для люстр применяют двухклавишный или даже трехклавишный выключатель. Для таких помещений, как туалет и ванная используют двойной выключатель света. Добавим, что в наш век продвинутых технологий появилось много выключателей с дополнительными функциями. Вот эти функции:

• выключатель с подсветкой для ночного времени
• выключатель с таймером отключения.
• Выключатели с регулятором яркости.

Если с первым типом функций все понятно, то второй используется, чтобы сэкономить свет в маленьких помещениях (кладовках, ванных комнатах) куда заходят на короткое время и забывают выключать свет. А третий может использоваться вместе с теми светильниками, которые поддерживают функцию диммера (регулятора освещенности, англ.). Иногда они идут в комплекте, так как такой вид приборов еще не стандартизован.

Непривычные типы выключателей

Выключатель света с датчиком движения – еще один способ экономии электричества, очень удобный. Свет включается, если инфракрасный датчик обнаруживает движение человека в поле зрения датчика. Повторное движение может отключать свет или это может сделать таймер, после того, как движение было обнаружено. Выключатель с датчиком движения не требует никаких действий от человека, достаточно его присутствия.

Есть один, так называемый умный выключатель, это – выключатель по хлопку. Так, как он реагирует на шум, может включится и непроизвольно. Внутри него стоит микрофон, он же усилитель и микропроцессорное устройство для того, чтобы распознать характер звука. С первого раза он может не сработать, так как запоминает звук от пользователя в памяти для последующего сравнения.

И такие бывают

Напольный выключатель выполняется в виде кнопки с фиксацией. Его можно включать нажатием ноги с небольшим усилием, а конструкция выполнена таким образом, чтобы вес ноги его не повредил.

Выключатель потолочный также является кнопкой с фиксатором, на которую усилие передается от рычага, с привязанным к нему шнуром. Механика скрывается за декоративной крышкой. Чтобы включить или выключить его, требуется слегка потянуть за шнур.

Принцип работы

Устройство функционирует за счет установленного в нем микроконтроллера. Контроллер санкционирует включение и выключение света по хлопку. Данный прибор при желании можно использовать для контроля за другими электробытовыми устройствами (кондиционерами, вентиляторами и т. п.).

В составе обычного звукового выключателя света имеется электронный микрофон с предусилителем. Этот компонент усиливает поступающий в устройство звук, что позволяет фиксировать даже самые негромкие хлопки. Деятельность усилителя управляется с помощью транзисторов VT1 и VT2. Схема контролируется парой резисторов R2, а для выравнивания сигнала используются диоды VD1 и VD2.

Звук от хлопка проходит через микрофон, там усиливается и трансформируется электрический импульс. Далее происходит выравнивание звука благодаря работе выпрямляющих диодов. Звук находится под контролем резистора (если уровень громкости звука ниже заданного, резистор не допустит срабатывания прибора). Когда выравнивается сигнал на конденсаторе, возрастает напряжение, открывается транзисторный ключ VT3.

Свет отключается и включается после последовательной зарядки и разрядки конденсаторов. По окончании полного цикла деятельности (по еще одному хлопку) резистор и конденсатор C10 разряжаются за четыре секунды. Это приводит устройство к выключению.

Голосовое реле

Предлагаю простой акустический автомат для включения различных исполнительных устройств. Суть работы схемы (рис.1) заключается в следующем. При определенном уровне акустических шумов вблизи высокочувствительного датчика-микрофона ВМ1, пороговый уровень включения которого устанавливается подстроечным резистором R1, усиленный операционным усилителем DA1 сигнал поступает на транзисторный ключ VT1-VT2, который подает питание на реле К1. Реле своими контактами (на схеме они не показаны) замыкает цепь питания нагрузки. После прекращения шумов нагрузка выключается.

Рис.1. Принципиальная схема акустического автомата

Данный способ используется в микродиктофонах, которые автоматически включаются в режим записи при наличии звукового сигнала. Мною эта схема используется для автоматического включения УЗЧ домофона.

Данная схема хорошо послужит в автомате освещения. Тогда ее стоит дополнить оконечным каскадом с задержкой выключения на 3…4 минуты. Если установить такой автомат, например, в прихожей, то свет будет загораться автоматически при наличии малейшего шума (открывающейся двери или голоса) и гаснуть по прошествии нескольких минут при полной тишине.

В исходном состоянии оба входа микросхемы DA1 находятся в состоянии равновесия, и на базу транзистора VT1 поступает очень слабый сигнал, порядка нескольких милливольт, недостаточный для открывания транзистора. При звуковом воздействии на микрофон переменное напряжение подается на вход 2 ОУ. Многократно усиленный сигнал с вывода 6 ОУ, еще усиленный транзистором VT1, попадает на электронный ключ на транзисторе VT2, который, в свою очередь, коммутирует исполнительное устройство — реле К1.

От номиналов С5 и R2 зависит задержка выключения реле при пропадании звукового воздействия на микрофон. Если задержка не нужна — эти элементы из схемы исключают. Когда нужна большая задержка выключения, номинал С5 следует увеличить. При номиналах, указанных на схеме, задержка выключения при питании схемы 12 В составит 1 мин ±10%. Если емкость конденсатора С5 увеличить до 2000 мкФ, задержка выключения при том же напряжении питания возрастет до 10 минут. Однако в последнем случае теряется точность времени выдержки и возрастает зависимость от длительности первоначального воздействия звуковых колебаний на микрофон.

Диод VD1 служит для устранения дребезга контактов реле К1. К1 — маломощное реле типа РЭС10, РЭС15 на напряжение срабатывания 9…11 В. Для коммутирования мощных цепей нагрузки с большим напряжением питания необходимо соблюдать меры безопасности и использовать реле с соответствующим допустимым током через контакты. Микрофон ВМ1 представляет собой капсюль ДЭМШ или аналогичный с сопротивлением обмотки 200…250 Ом и выше. Хорошие результаты получаются при использовании в качестве микрофона электретного капсюля МКЭ различных модификаций (ранее использовался в качестве встроенного микрофона кассетных магнитофонов).

Для устранения наводок и прочих помех микрофон необходимо соединить с устройством коротким экранированным кабелем длиной не более 20 см. При жестком креплении корпуса устройства к другим конструкциям (например, к вертикальной стене) следует обернуть микрофонный капсюль поролоном и не привинчивать к корпусу устройства, чтобы помехи при различных ударах (например, хлопаниях соседней двери) не воздействовали на микрофон.

В качестве VT2 можно использовать кремниевые транзисторы средней мощности КТ603, КТ630 или их аналоги с любыми буквенными индексами. В качестве VT1 подойдет КТ361 с любым буквенным индексом.

Правильно собранное из исправных деталей устройство в настройке практически не нуждается. Нужно только подстроечным резистором R1 подобрать порог срабатывания устройства.

Правила и специфика подключения

Хотя сами по себе концевые выключатели устроены довольно просто, используют их в оборудовании со сложными электрическими цепями. Следовательно, их подключение должно осуществляться специалистами и строго по принципиальным схемам, основываясь на особенностях техники.

Рассмотрим пример подключения простого механического переключателя в 3D принтере. Это нужно для того, чтобы задать крайние координаты для его каретки. У подключаемого концевика в наличии 3 контакта — COM, NO, NC. При разомкнутом состоянии датчика первый и последний контакт пребывают под напряжением +5V. Второй контакт (NO) заземлен.

На схеме контакты COM (1) и NО (2) находятся в замкнутом состоянии, а COM и NC (3) разомкнуты. При достижении кареткой принтера крайней позиции контакты COM и NC соединяются и происходит ее отскок на 2 мм

Подключают датчик с помощью двух проводов — красного и черного цвета. Когда прибор срабатывает, должен раздаться типичный щелчок. Индикаторный выключатель подключают по той же схеме, но есть у него и третий провод — зеленый.

О его срабатывании сигнализирует загоревшийся светодиод и щелчок. У его разъемов на плате есть обозначения: для красного провода V (+5 В), для черного — G (земля), для зеленого — S (сигнал).

Такими же буквами обозначены разъемы и у оптического выключателя. Он более точно будет контролировать работу каретки, но может давать сбои при запыленности и солнечном свете. Срабатывание оптической пары сопровождается включением светоизлучающего диода и происходит совершенно бесшумно.

Концевые выключатели широко применяют мебельщики, устанавливая их в шкафах-купе. Подключение выполняют по инструкции, прилагаемой к каждой модели. На схеме указывают место крепления пластиковой конструкции с клавишей. Для средней двери установить ее нужно так, чтобы она не являлась помехой для корректного передвижения другой двери секции по направляющим.

На схемах изображен порядок подключения концевиков для дверей раздвижных в шкафах-купе (вариант б) и для распашных (вариант а)

В случае установки концевого выключателя для распашной двери, его фиксируют при помощи саморезов внутри шкафа. В закрытом состоянии дверь прижимает кнопку, размыкает цепь и освещение не работает. В открытом — дверь отпускает кнопку и включается освещение.

Простейшая схема акустического выключателя

Самую простую эффективную схему акустического выключателя сможет собрать любой человек, имеющий желание и время. Такой выключатель можно использовать для различных целей, например, для включения и выключения освещения в комнате при помощи хлопка, такой же принцип работы и управления любой аппаратуры. В общем, этот акустический выключатель, очень полезная вещь в домашнем обиходе.

Этот датчик даёт возможность с помощью хлопка включать и выключать цепи питания. Такое устройство можно использовать для включения света.

Оно достаточно чувствительно, из-за наличия двукратного усилителя на транзисторах с малой мощностью. Хорошо реагирует на хлопок с расстояния пяти метров от микрофона.

Скрытый и наружный способы установки

Самое первое c чем придется определиться – какой нужен выключатель по типу установки, которая может быть внутренний или наружной.

В первом случае монтаж производится внутри стены, для чего в ней вырезаются отверстия соответствующего размера. Этот вид устройств используется чаще всего, так как преимущественно проводка прокладывается скрытым способом.

Наружные выключатели применяются либо в деревянных домах, в которых проводка чаще всего делается открытого типа, или когда приборы освещения прокладываются по временной схеме – в этом случае чтобы не резать стены провода прокладывают на их поверхности.

Где используется система трех выключателей?

Оборудование выключателя с управлением с трех разных точек обеспечивает практичность. Исчезает надобность идти через всю комнату или длинный коридор, чтобы включить или выключить свет.

Пример расположения проходных выключателей в спальне

Рационально использовать такую систему проводки для двора или приусадебного участка. Вышли из дома включили свет, подошли к строению выключили. Вышли снова включили, пошли к другому объекту.

Например, комната имеет несколько спальных мест. Первый прибор будет у двери, второй возле одной стороны, третий возле второй стороны кровати. То есть, нет необходимости вставать выключать свет.

Или освещение проема лестницы, для того чтобы не подниматься или спускаться в темноте. Один выключатель устанавливается вначале внизу, следующий посередине, а третий в конце, наверху лестницы.

Удобно использовать подключение с 3х мест в подъездах. На первом этаже включили светильник, на втором или третьем выключили. Это значительно экономит электроэнергию.

Актуально устанавливать выключатели на три точки в продолговатых коридорах и проемах, с несколькими входами в разные помещения. В начале коридора включили в середине или в конце выключили.

Схема контроля лампы используется как в одной комнате, так и для большого пространства.

Использовать такую систему освещения можно даже в проходных комнатах. В одной комнате включили, прошли комнату, в другой комнате выключили. Удобно и экономно.

Ошибки при подключении

Основной проблемой при монтаже всегда остается не учет мощности потребителей. У большинства сенсорных выключателей света максимальная проходная нагрузка ограничена до 1 кВт. Превышать ее ни в коем случае не следует. В своем большинстве устройства такого типа не содержат предохранительные элементы, блокирующие излишнюю нагрузку. Отсюда и их относительная пожароопасность при превышении максимума.

Еще одной, относительно частой ошибкой при монтаже сенсорных выключателей света или энергии на 220В служит неверное подключение контактных групп. К примеру, не раз было замечено, что ноль сети электропитания пытаются разделять управляющим устройством, вместо фазы. Конечно, это создает существенные проблемы в его функционировании, оно становится попросту невозможным.

Практикуемое соединение фазы и COM порта для конечных устройств смысла особого не имеет. Все же предназначение у него иное — осуществлять связь с другими коммутаторами или проходными выключателями.

Как подключить?

Рассматриваемый хлопковый выключатель «Экосвет-Х-300-Л» состоит из блока, в котором смонтирована вся схема, и двух пар проводов – белых и чёрных. Белые нужно подключать в электрическую сеть 220 В, чёрные проводки подсоединяются к осветительной нагрузке.

На светильник из распределительной коробки поступают ноль (напрямую) и фаза (через обыкновенный бытовой выключатель). Эти две жилы соединяются с белыми проводками. Можно это сделать старым дедовским методом скрутки, но лучше всё-таки использовать специальные самозажимные клеммы.

Чёрные провода подсоединяются к самому патрону лампы. То есть, при обычной схеме, у вас из питающей сети фаза и ноль приходили бы сразу на патрон лампы, а так вы ещё дополнительно вставили в эту цепь хлопковый (или акустический) выключатель света.

Сам блок нужно закрепить на корпусе осветительного прибора. На блоке имеется регулятор чувствительности, с помощью него можно задать нужный уровень хлопка. Целесообразнее всего задавать, так называемый, средний уровень, чтобы и не слишком лёгкий, иначе выключатель начнёт срабатывать при малейшем похлопывании, и не очень сильный, чтобы ладони себе не отбить.

Питается хлопковый выключатель через обычный клавишный аппарат, установленный на стене. Если понадобится вывести из схемы модное звуковое устройство, достаточно будет отключить клавишный выключатель.

Осталось только экспериментально проверить результаты своего труда. При правильной работе «Экосвет-Х-300-Л» будет реагировать лишь на хлопки ладонями. Постучите молотком, приблизьте к светильнику работающий пылесос, поколотите ложкой в кружке, включите перфоратор, подразните сигналом мобильного телефона. Не знаем, что покажут ваши эксперименты, но бывали случаи, когда хлопковые выключатели срабатывали на звук работающего перфоратора или звонкий стук металлической ложки по кружке. Это лишнее подтверждение тому, что в мире мало существует идеальных вещей, любое устройство, особенно в электротехнике, имеет наряду с достоинствами и ряд недостатков (пусть даже совсем несущественных).

Подключение и монтаж

Устройство монтируется на одноклавишном или двухклавишном выключателе таким образом, чтобы он получал питание от сети напряжением 220 вольт. Это можно сделать следующим образом:

Схема подключения акустического выключателя

• Типовая схема подключения лампочки выглядит так: питание на выключатель производится от щитка через распределительную коробку. Нейтральный провод подаётся к источнику света и параллельно подсоединяется к выключателю;
• Нужно разорвать цепь питания к клавишному выключателю и в разрыв установить акустический прибор. Контроллер устанавливается в корпус светильника;
• Чаще выключатель снабжён двумя парами проводов белого и чёрного цвета. Электропитание подаётся по белым, нагрузки подключаются чёрными. Соединение лучше произвести клеммами или просто обмоткой. Пайка в таких схемах не применяется.

Плюсы по сравнению с классическими

Главным преимуществом служит отсутствие движущихся элементов механической системы, приводимой в действие силой человека. Бонусом идет, принцип работы на основе реле или электронных ключей, дающий большую надежность и долговечность, сравнительно с классическими вариантами.

Остальные плюсы вытекают из предыдущего факта. К примеру — можно сделать выключатель полностью герметичным полностью убрав воздействие окружающей среды на его функциональность. Не зря, все системы ручного контроля с высоким индексом защиты IP построены на основе сенсорных принципов работы. Легкость применения тоже достойна упоминания. Для переключения состояния достаточно прикоснутся, или просто поднести руку к устройству.

Принцип работы

Внимание Выключатель-хлопушка необходим для удалённого управления электрическими приборами и источниками освещения. По первому хлопку свет включается, а по второму — выключается

Чувствительный микрофон улавливает звуковую волну и передаёт импульс на усилитель мощности. Затем сигнал поступает на базу ключа для подключения в работу транзистора, открывается P-N переход. В электрическую цепь начинает поступать ток

По первому хлопку свет включается, а по второму — выключается. Чувствительный микрофон улавливает звуковую волну и передаёт импульс на усилитель мощности. Затем сигнал поступает на базу ключа для подключения в работу транзистора, открывается P-N переход. В электрическую цепь начинает поступать ток.

Если сказать проще, то подача и прерывание энергии происходят за счёт получения звуковых сигналов микрофоном. Используется в помещениях с минимальным уровнем шума.

Варианты исполнения и особенности

• Стандартное изделие. Подключается в простую схему электрической цепи параллельно с выключателем света прибора и настраивается на нужный звуковой диапазон.
• Сочетание с таймером. Электричество поступает в цепь на определённый промежуток времени после получения команды.
• С интеллектуальной составляющей. Изделие сложной конструкции, способно различать поступающие сигналы и активировать определённый прибор.
• Для слаботочных систем. Применяется в сигнализациях, для активации камер, микрофонов, выдачи информации на пульты охраны.

Важно

Необходимо продумать место установки заранее. При использовании механического переключателя наша самоделка не участвует в работе.

Простой акустический выключатель

Схема данного акустического выключателя была найдена на одном из буржуйских сайтов. После проверки стало ясно, что схема не рабочая, после недолгих опытов и переделки схемы — о чудо! она заработала! Почти все номиналы используемых компонентов были заменены, чтобы схема была более доступной для начинающих радиолюбителей, и в итоге получилось вот что.

Пожалуй, эта самая простая схема из всех, что может существовать, в ней использовано минимальное количество компонентов, которые доступны всем. В следствии переделки были использованы отечественные детали, что значительным образом облегчает подбор. Микрофон был взят из китайского магнитофона, можно также использовать отечественные, типа сосна.

Микрофонный усилитель собран на двух транзисторах КТ315, но для повышения чувствительности микрофона желательно использовать транзисторы типа КТ368 или его импортные аналоги, в общем, транзисторы не критичны.

Силовая часть схемы — мощный биполярный транзистор, который управляет нагрузкой, а для того чтобы управлять большими нагрузками было использовано реле (на 12 24 или 220 вольт).

Сигнал от микрофона усиливается и подается на базу мощного ключа, переход открывается и именно в этот момент срабатывает реле, микрофон реагирует на громкие звуки (например хлопок), чувствительность такой схемы 4-5 метров. При втором хлопке, схема автоматическим образом отключается, следовательно, прекращается подача тока на нагрузку.

Конденсаторы электролитические, напряжение не так уж и важно, можно использовать соответствующие емкости с напряжением на 10, 16, 25, 50 вольт. Диапазон питающих напряжений тоже достаточно широкий — от 3,5 до 14 — 16 вольт, ток потребления в холостом режиме (когда схема выключена ) практически нулевой

Схему можно собрать как на макетной плате, так и навесным монтажом, номиналы деталей не критичны и могут отклоняться в ту или иную сторону на 20%, но емкости используемых конденсаторов старайтесь не заменять, поскольку наилучшие параметры получаются именно с указанными на схеме конденсаторами

Диапазон питающих напряжений тоже достаточно широкий — от 3,5 до 14 — 16 вольт, ток потребления в холостом режиме (когда схема выключена ) практически нулевой. Схему можно собрать как на макетной плате, так и навесным монтажом, номиналы деталей не критичны и могут отклоняться в ту или иную сторону на 20%, но емкости используемых конденсаторов старайтесь не заменять, поскольку наилучшие параметры получаются именно с указанными на схеме конденсаторами.

Список радиоэлементов

Как выбрать

Перед покупкой нужно заранее решить, с какой целью покупается акустический выключатель. Приборы для домашнего использования, для гаража, подъезда или улицы разные, так как в каждых условиях свой уровень внешнего шума. Неправильный выбор приведет к тому, что устройство либо не будет срабатывать, либо будет реагировать на любой звук.

Хлопковые выключатели можно установить на 4 прибора. Например, за включение света будет отвечать один хлопок, за вентилятор – два, и так далее. Хлопки нужно делать подряд.

Для люстр с большим числом ламп можно купить переключатель с несколькими кнопками. Такие приборы имеют несколько каналов, и их можно подключить к определенной группе источников света.

Как сделать хлопковый выключатель

Проходной выключатель: схема подключения устройства из разных мест – Советы, схемы и ошибки

Выключатель с подсветкой: установка, подключение, схема

Как подключить выключатель с регулятором яркости

Схема подключения выключателя

Схема подключения датчика движения для освещения с выключателем