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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Interruptor de luz acústico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación La lógica del interruptor acústico es similar a un disparador de conteo. Una señal acústica enciende las lámparas si están apagadas o las apaga si están encendidas. En las pausas entre señales, el estado de las lámparas permanece invariable.
El diagrama del interruptor se muestra en la fig. 1. EL1: una o más lámparas conectadas en paralelo (incandescentes o de "ahorro de energía") con una potencia total de hasta 1000 W, controladas por un interruptor. Gracias al uso de los económicos microcircuitos K154UD1A [1] y HEF4013BP [2], el componente activo de la corriente consumida de la red cuando la lámpara está apagada es de solo 0,88 mA. Como ha demostrado la práctica, la inclusión de una lámpara en un circuito de CC rectificado por un puente de diodos VD1, y no por corriente alterna, proporciona una mejor inmunidad al ruido del dispositivo. La tensión rectificada por este puente, después de extinguir su exceso con la resistencia R7, limitando el diodo zener VD4 a 10 V y alisando con el condensador C1, también se utiliza para alimentar microcircuitos. El condensador C6 en su circuito de alimentación suprime la interferencia de alta frecuencia. Debido al bajo consumo de corriente, la potencia disipada por la resistencia R7 no supera los 0,25 vatios. El condensador C3 reduce significativamente la probabilidad de una operación falsa del interruptor del dispositivo debido a la interferencia que penetra desde la red eléctrica. Esto ha sido confirmado experimentalmente. Op-amp DA1 amplifica las señales provenientes del micrófono BM1. La ganancia, de la que depende el umbral de respuesta, se ajusta mediante la resistencia de ajuste R4. Dado que la conexión de la entrada inversora del amplificador operacional con un cable de CC común está interrumpida por el condensador C4, el componente constante del voltaje en esta entrada y en la salida del amplificador operacional siempre es igual al mismo componente de voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional. Al seleccionar la resistencia R1 en el circuito de suministro de energía del micrófono BM1, se establece aproximadamente igual a la mitad del voltaje de suministro del amplificador operacional. Esto permite obtener la oscilación máxima de la tensión alterna en su salida. Los capacitores C2 y C5 forman la respuesta de frecuencia del amplificador, suprimiendo los componentes de alta frecuencia de la señal. Un detector de amplitud del componente variable de la señal está montado en los diodos VD2 y VD3. La resistencia R5 ralentiza el aumento de voltaje a través del capacitor C8, evitando que el interruptor se dispare por señales acústicas demasiado cortas. A través de la resistencia R6, el condensador C8 se descarga al final de la señal. Tan pronto como el voltaje en el capacitor C8 excede el valor de umbral para la entrada C del disparador DD1.1 (alrededor de 5 V), el disparador establece sus salidas en un estado correspondiente al nivel lógico en la entrada D. El circuito R11C9 crea un retardo de aproximadamente 1 s entre el cambio del nivel lógico del voltaje a la salida inversa del disparador y en su entrada D. Por lo tanto, el estado del disparador cambia solo el primero de una serie de pulsos recibidos en la entrada C durante el retardo . Esto elimina la imprevisibilidad del estado del interruptor después de recibir un número desconocido de pulsos de sonido que se suceden uno tras otro, que surgen, por ejemplo, como resultado de múltiples reflejos de sonido de las paredes de la habitación y los objetos en ella. Cabe señalar que las entradas de reloj de los disparadores del microcircuito HEF4013BP, a diferencia de los análogos (KR1561TM2, CD4013BCN), tienen características de conmutación con histéresis, como un disparador Schmitt, por lo que no es deseable reemplazar el microcircuito especificado con análogos. Cuando se enciende la alimentación, el circuito R8C10 genera un pulso que establece el disparador DD1.1 en un estado de nivel bajo en la salida 1. Esto es necesario para que después de encender el dispositivo, la lámpara EL1 permanezca apagada hasta la señal que se enciende se recibe. No se encenderá por sí solo incluso cuando se restablezca el voltaje de la red después de un corte de energía. Cuando la salida del disparador DD1.1 se establece en nivel bajo, sucede lo mismo con la entrada S del disparador DD1.2, ya que el diodo VD5 está abierto. En esta situación, el nivel en la salida 13 del disparador DD1.2 permanece bajo, independientemente del nivel en las entradas C y D, ya que se aplica un voltaje de alto nivel en la entrada R. A un nivel alto en la salida 1 del disparador DD1.1, el diodo VD5 está cerrado. El voltaje pulsante (red, rectificado por el puente VD10) que llega a través de la resistencia R1.2 a la entrada S del disparador DD1 al comienzo de cada medio ciclo pone al disparador en un estado con un nivel alto en la salida 13. El la señal de esta salida sirve como apertura para el trinistor VS1. Tenga en cuenta que no hay resistencia entre el electrodo de control y el cátodo del trinistor, recomendado por los manuales para el uso de trinistores de la serie KU201 y KU202. No es necesario, ya que la impedancia de salida del disparador DD1.2 es bastante pequeña en ambos estados. Tan pronto como se abre el trinistor, el voltaje entre su ánodo y cátodo disminuye bruscamente, el nivel de voltaje en la entrada S y la salida 13 del disparador DD1.2 se vuelve bajo y el pulso que abrió el trinistor se detiene. Así, su duración siempre es mínimamente suficiente para abrir el trinistor. En el siguiente medio ciclo, el proceso se repite. Cabe señalar que si el dispositivo se vuelve a conectar a la red demasiado rápido después de la desconexión, el dispositivo descrito puede "congelarse". En este caso conviene desconectarlo de la red y volver a encenderlo esperando al menos 10 s necesarios para que se descarguen los condensadores. Si se utilizan como EL1 una o más lámparas de "ahorro de energía" sin correctores de factor de potencia, el funcionamiento del interruptor es algo diferente que con lámparas incandescentes. En el balasto electrónico de las lámparas de "ahorro de energía" hay un rectificador de tensión de red de diodos con un condensador de filtrado. Por lo tanto, la corriente no fluye a través de la lámpara hasta que el valor instantáneo del voltaje en la red excede el voltaje al que está cargado el capacitor, y es solo un poco menor que la amplitud de la red. la resistencia es muy alta, por lo que los niveles en la entrada S y la salida del disparador DD1.2 permanecen bajos y no se suministra voltaje de apertura al electrodo de control del trinistor. El trinistor se abrirá después de que el voltaje en la red sea aproximadamente 15 V más alto que el voltaje en el capacitor de la lámpara. El principal problema que surge al controlar las lámparas de "ahorro de energía" con un trinistor es que la corriente de fuga de este dispositivo (en estado cerrado) puede alcanzar varios miliamperios. Aunque esto no es suficiente para mantener la lámpara encendida continuamente, de vez en cuando parpadea a medida que el capacitor de filtrado se carga gradualmente por la corriente de fuga y luego se descarga por la corriente de la lámpara intermitente. Esto no solo es visualmente desagradable, sino que también acorta la vida útil de la lámpara. Para deshacerse de los destellos, puede elegir otra copia del trinistor o conectar una lámpara incandescente ordinaria en paralelo con una de "ahorro de energía". Es preferible la segunda opción. La derivación, como a veces se recomienda, una lámpara de "ahorro de energía" con una resistencia es inaceptable en este caso. Otro problema está relacionado con la importante corriente pulsada que fluye a través de la lámpara (especialmente "ahorro de energía") en el momento de su inclusión. Este pulso puede dañar el SCR o los diodos rectificadores. Aunque muchas lámparas de "ahorro de energía" están equipadas con elementos limitadores de corriente, pero si varias de estas lámparas están conectadas en paralelo, es deseable incluir una resistencia con una resistencia de aproximadamente 10 ohmios en serie con ellas. La potencia de esta resistencia debe calcularse al menos mediante la fórmula
donde P es la potencia de la resistencia, W; R es su resistencia, Ohm; Rsum - la potencia total de las lámparas, W; U - voltaje en la red, V; lambda - factor de potencia (generalmente 0,3 ... 0,5).
En la fig. 1. La numeración de elementos aquí continúa la iniciada en la Fig. 2. Este nodo no está sujeto a "colgarse", es menos crítico para la corriente de apertura del trinistor y, lo que es más importante, enciende la lámpara a un valor instantáneo más bajo del voltaje de la red. Un solo vibrador está montado en el gatillo DD1. Lo inicia en presencia de un alto nivel permisivo en la entrada del D-flip-flop, la señal suministrada a la entrada C a través del divisor de voltaje R1.2R9. Esto sucede en momentos en que el voltaje en el ánodo del trinistor aumenta y alcanza alrededor de 10 V. Mientras que el voltaje en la entrada D es lógico bajo, el flip-flop permanece bajo en la salida 13, el transistor VT1 y el trinistor VS1 se cierran y la lámpara se desactiva. Con un nivel alto en la entrada D, los pulsos que llegan a la entrada C al comienzo de cada semiciclo de la tensión de red transfieren el disparador a un estado con un nivel alto en la salida. Transistor VT1 y trinistor VS1 abiertos, se aplica voltaje a la lámpara. El condensador C11 se carga a través de la resistencia R13. Después de aproximadamente 10 µs, la tensión en la entrada R del flip-flop alcanza el valor umbral y el flip-flop vuelve a su estado original. El trinistor permanece abierto hasta el final del medio ciclo, y en el siguiente se repite el proceso. Las características de las unidades de control de tiristores y su aplicación se pueden encontrar en [3, 4]. Los SCR KU202K - KU202R, KU202K1-KU202R1 se pueden instalar en el interruptor automático. Si la potencia de la lámpara no supera los 400 W, los trinistores KU201K-KU201N también son adecuados. Con una potencia de conmutación de más de 200 W, el trinistor debe instalarse en un disipador de calor. Para los trinistores de la serie KU202, se garantiza que la corriente de apertura del electrodo de control no supere los 100 mA, aunque, de hecho, para la mayoría de ellos es varias veces menor. Para todos los especímenes probados por el autor (alrededor de una docena), esta corriente no superó los 10 mA. Si el chip DD1 en un dispositivo ensamblado de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. 1, después de todo, no podrá dar la corriente deseada, es posible que se requiera una selección de un trinistor. Para un nodo ensamblado de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 2, no es necesario seleccionar un trinistor. El transistor KT940A se puede reemplazar con KT940B, así como con KT604 y KT605 con cualquier índice de letras. Todos estos transistores funcionan de manera bastante confiable, aunque el voltaje que se les aplica excede formalmente el valor máximo permitido. Análogo del puente de diodos KBU6G - RS604. También son adecuados otros puentes de diodos o diodos individuales clasificados para una tensión inversa de al menos 400 V y para la corriente consumida por las lámparas controladas por el interruptor. Los diodos KD521A reemplazarán cualquier diodo de silicio de baja potencia. Como amplificador operacional DA1, no solo K154UD1A, sino también K154UD1B, así como 174UD1A, 174UD1B, KR154UD1A, KR154UD1B son adecuados. Para los microcircuitos de las series 174 y K174, se conecta una carcasa de metal al pin 5. Dado que los microcircuitos de la serie KR174 están hechos en una caja de plástico, este pin se deja libre y no es necesario conectarlo a ningún lado. El micrófono CZN-15E puede ser reemplazado por cualquier otro micrófono electret de pequeño tamaño con un amplificador FET incorporado. Adecuado, por ejemplo, el micrófono doméstico MKE-332. Al conectarlo, se debe observar la polaridad. La resistencia R1 se selecciona de modo que el voltaje entre los cables del micrófono sea de aproximadamente 5 V. Literatura: 1. Amplificador operacional de micropotencia 154UD1. - rdalfa.lv/data/oper_usil/1541.pdf.
Autor: K. Gavrilov, Novosibirsk; Publicación: radioradar.net
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