Схема чувствительного акустического датчика на транзисторах
Электронное устройство, схема которого показана на рис. 234, представляет собой усилитель ЗЧ на транзисторах с большим статическим' коэффициентом передачи тока. Собственно датчиком служит капсюль-пьезоизлучатель ВМ1. Он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания.
Усилитель на транзисторах VT1 и VT2 построен по принципу усиления постоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок, воздействуя на капсюль ВМ1, немедленно откликаются изменением напряжения в базе транзистора VT2 на 1—1,2 В. Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на резкий звук (например хлопок) с расстояния 4—5 м.
Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня открывания транзистора ѴТЗ. Постоянные резисторы R3 и R4 ограничивают соответственно коллекторный ток ѴТ2 и ток базы ѴТЗ, предохраняя эти транзисторы от выхода из строя.
Рис. 2.34. Электрическая схема датчика
Конденсатор C1 обеспечивает положительную обратную связь между входом и выходом усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения источника питания.
При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 выходной электрический сигнал поступает на усилитель тока (транзистор ѴТЗ) и открывает его. Через обмотку реле К1 протекает ток, вследствие чего оно замыкает группу контактов К1.1 в цепи нагрузки. Устройство нагрузки включается на 1—2 с. Для того, чтобы продлить время включения нагрузки, в устройство вводят оксидный конденсатор СЗ (показан на рисунке пунктиром).
В моменты акустического шума конденсатор СЗ заряжается. В последующее затем время спокойного акустического фона отдает энергию. Через ограничивающий резистор R4 ток течет в базу ключевого транзистора ѴТ4 и держит его открытым, даже при отсутствии воздействия звуковых сигналов на датчик ВМ1, пока разница потенциалов на обкладках СЗ не станет меньшей порога открывания транзистора ѴТЗ. После разряда конденсатора через базу ѴТЗ и резистор R3 транзистор ѴТЗ закроется, и реле обесточится.
Как показала практика, увеличение емкости конденсатора СЗ свыше 10 мкФ неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла — раз от раза колеблется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая чувствительность к акустическим воздействиям (требуется время на зарядку СЗ). При новом звуковом воздействии на датчик процесс повторится сначала.
Параллельно реле К1 (см. рис. 2.34) включена индикаторная цепь, состоящая из светодиода HL1 и ограничительного резистора R5. Эта цепь выполняет двоякую роль — по состоянию индикаторного светодиода удобно следить за функцией реле (так как никаких других индикаторов питания в схеме нет), а кроме того, данная электрическая цепь препятствует броскам обратного тока через реле К1. При необходимости цепь R5HL1 из схемы исключают.
Устройство может управлять любой соответствующей нагрузкой, электрические и мощностные характеристики которой зависят от типа применяемого электромагнитного реле К1. Смонтированное без ошибок с исправными деталями устройство надежно работает в круглосуточном режиме.
Печатная плата не разрабатывалась. Устройство не нуждается в налаживании и стабильно работает при напряжениях питания 4—10 В. Источник питания должен быть стабилизированным. Естественно, что при напряжении питания ниже 7,5 В установленное реле К1 (TRD-9YDC-FB-CL) не будет срабатывать, и его придется заменить на другой соответствующий напряжению питания узла тип слаботочного электромагнитного реле (например TRU-5VDC-SB-SL) или применить электронное реле, например из серий К449 (КР449).
При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания. А при увеличении напряжения питания свыше ИВ устройство переходит в режим самовозбуждения, включая реле с равными промежутками времени.
Ток, потребляемый в режиме ожидания, составляет 3—5 мА. При срабатывания реле К1 ток потребления увеличивается до 40 мА. Все постоянные резисторы—типа МЛТ-0,25. Конденсатор С1 — типа КМ-6, группы ТКЕ Н70 или аналогичный. Оксидные конденсаторы — К50-20.
Времязадающий конденсатор СЗ (если есть необходимость его установки в схему) выбирают с малым током утечки (К53-4, К52-18). Пьезокапсюль ВМ1 (ЗП-22) можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Для этой цели хорошо подходит пьезокапсюль-излучатель из электронных часов в корпусе типа «пейджер». Внешний вид собранного устройства иллюстрирует фото на рис. 2.35.
Кремниевые транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серии КТ3107, КТ502, С557 (заменять их германиевыми нежелательно из-за большого тока покоя последних). Транзистор ѴТЗ можно заменить на КТ815А—КТ815Г, реле— на RM85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL или аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током до 3 А.
Рис. 2.35. Фото (внешний вид) платы с готовым устройством акустического датчика
В качестве реле можно применить отечественные элементы, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации напряжением не более 150 В, а кроме того, отечественные реле по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один-два порядка.
В авторском варианте устройство используется в качестве составной части охранного сигнализационного комплекса, однако оно эффективно и как отдельный электронный узел — чувствительный датчик. Управляющее напряжение для других сопряженных устройств снимают с точки «А». В этом случае усилитель тока на транзисторе ѴТЗ и реле исключают.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.