声光开关。方案、说明

声光开关。无线电电子电气工程百科全书

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声音开关的逻辑类似于计数触发器。如果灯关闭，则有声音信号打开灯，如果灯亮则关闭。在信号之间的暂停中，灯的状态保持不变。

声光开关
图。 1

开关图如图所示。 1. EL1——一个或多个并联的灯（白炽灯或“节能灯”），总功率高达1000 W，由一个开关控制。由于使用经济型微电路 K154UD1A [1] 和 HEF4013BP [2]，当灯关闭时，从网络消耗的电流的有源分量仅为 0,88 mA。如实践所示，将灯包含在由二极管桥 VD1 整流的 DC 电路中，而不是交流电，可为设备提供更好的抗噪性。

由该桥整流的电压，在用电阻器 R7 消除其过剩电压，将齐纳二极管 VD4 限制在 10 V 并用电容器 C1 平滑之后，也用于为微电路供电。其电源电路中的电容器 C6 可抑制高频干扰。由于低电流消耗，电阻器 R7 消耗的功率不超过 0,25 瓦。电容器 C3 显着降低了设备开关因来自电源的干扰而误操作的可能性。这已被实验证实。

运算放大器 DA1 放大来自 BM1 麦克风的信号。响应阈值所依赖的增益由微调电阻 R4 调整。由于运算放大器的反相输入端与公共直流线的连接被电容器 C4 断开，因此该输入端和运算放大器输出端电压的恒定分量始终等于相同的电压分量运算放大器的非反相输入。通过选择BM1麦克风电源电路中的电阻R1，它被设置为大约等于运算放大器电源电压的一半。这使得在其输出端获得交流电压的最大摆幅成为可能。电容 C2 和 C5 形成放大器的频率响应，抑制信号的高频分量。

信号可变分量的幅度检测器安装在二极管 VD2 和 VD3 上。电阻器 R5 减缓电容器 C8 两端的电压上升，防止开关因声音信号太短而跳闸。通过电阻R6，电容C8在信号结束时放电。

一旦电容器 C8 上的电压超过 DD1.1 触发器的输入 C 的阈值（约 5 V），触发器就会将其输出设置为与输入 D 处的逻辑电平相对应的状态。R11C9 电路创建一个在将电压的逻辑电平更改为触发器的反相输出与其输入 D 之间存在大约 1 秒的延迟。因此，触发器的状态仅改变在延迟期间在输入 C 处接收到的一系列脉冲中的第一个. 这消除了在接收到一个接一个的未知数量的声音脉冲之后开关状态的不可预测性，例如，由于声音从房间墙壁和其中的物体的多次反射而产生。

需要注意的是，HEF4013BP 微电路触发器的时钟输入与模拟电路（KR1561TM2、CD4013BCN）不同，具有滞后的开关特性，如施密特触发器。因此，不希望用模拟电路替换指定的微电路。

当电源打开时，R8C10 电路产生一个脉冲，将 DD1.1 触发器设置为输出 1 处的低电平状态。这是必要的，以便在设备打开后，EL1 灯保持关闭，直到信号打开它被接收。即使停电后市电电压恢复，也不会自行开机。

当触发器 DD1.1 的输出设置为低电平时，触发器 DD1.2 的输入 S 处也是如此，因为 VD5 二极管是开路的。在这种情况下，触发器 DD13 的输出 1.2 的电平保持低电平，而不管输入 C 和 D 的电平如何，因为高电平电压被施加到 R 输入。

在触发器DD1的输出1.1为高电平时，二极管VD5闭合。在每个半周期开始时，通过电阻器 R10 到触发器 DD1.2 的输入 S 的脉动电压（网络，由 VD1 桥整流）使触发器在输出 13 处进入高电平状态。来自该输出的信号用作三极管 VS1 的开路。请注意，控制电极和三极管阴极之间没有电阻，手册推荐使用 KU201 和 KU202 系列三极管。没有必要，因为触发器 DD1.2 的输出阻抗在其两种状态下都非常小。

三极管一打开，其阳极和阴极之间的电压就急剧下降，触发器DD13的输入S和输出1.2的电压电平变低，打开三极管的脉冲停止。因此，它的持续时间始终保持最低限度地足以打开三极管。在下一个半周期中，重复该过程。

应当注意的是，如果设备在关闭后过快地重新连接到网络，则所描述的设备可能会“冻结”。在这种情况下，您应该将其与网络断开并重新打开，等待至少 10 秒让电容器放电。

如果将一个或多个不带功率因数校正器的“节能”灯用作 EL1，则开关的操作与使用白炽灯有些不同。在“节能”灯的电子镇流器中，有一个带有平滑电容器的二极管电源电压整流器。因此，直到网络中电压的瞬时值超过电容器充电到的电压，电流才流过灯，并且仅略小于网络的幅值。至此，灯电阻非常高，因此输入端 S 和触发器 DD1.2 的输出电平保持低电平，并且打开电压不提供给三极管的控制电极。在网络中的电压比灯电容器上的电压高约 15 V 后，三极管将打开。

使用三极管控制“节能”灯时出现的主要问题是该设备的漏电流（在关闭状态下）可以达到几毫安。虽然这不足以让灯保持持续燃烧，但它偶尔会闪烁，因为平滑电容器被漏电流逐渐充电，然后被闪烁的灯电流放电。这不仅在视觉上令人不快，而且会缩短灯的寿命。

为了摆脱闪光灯，您可以选择另一份三极管，或者将普通白炽灯与“节能”灯并联。第二种选择更可取。在这种情况下，有时建议将带有电阻的“节能”灯分流是不可接受的。

另一个问题与在其包含时流过灯的显着脉冲电流（尤其是“节能”）有关。该脉冲会损坏 SCR 或整流二极管。虽然很多“节能”灯都配备了限流元件，但如果将几盏这样的灯并联，最好包括一个阻值为10欧左右的电阻与其串联。该电阻的功率必须至少由公式计算

其中 P 是电阻器的功率，W； R是它的电阻，欧姆； Rsum——灯具总功率，W； U——电网电压，V； lambda - 功率因数（通常为 0,3 ... 0,5）。

声光开关
图。 2

另一个版本的 EL1 灯开关单元的示意图如图 2 所示。 1. 这里的元素编号延续了图 1.2 中开始的编号。 9.该节点不受“挂断”的影响，对三极管开路电流的要求不高，最重要的是，它以较低的市电电压瞬时值点亮灯。单个振动器组装在 DD10 触发器上。它在 D 触发器输入端出现允许的高电平时启动它，该信号通过分压器 R15RXNUMX 提供给输入 C。当三极管阳极电压上升并达到约 XNUMX V 时，有时会发生这种情况。

当输入 D 处的电压为逻辑低电平时，触发器在输出 13 处保持低电平，晶体管 VT1 和三极管 VS1 闭合，灯断电。在输入 D 处为高电平时，在电源电压的每个半周期开始时到达输入 C 的脉冲将触发器转换为在输出处具有高电平的状态。三极管 VT1 和三极管 VS1 开路，电压加到灯上。电容 C11 通过电阻 R13 充电。大约 10 µs 后，触发器输入端 R 处的电压达到阈值，触发器恢复到原始状态。三极管保持打开状态直到半周期结束，然后重复该过程。

SCR 控制单元的特点及其应用可以在[3, 4]中找到。

可控硅KU202K-KU202R、KU202K1-KU202R1可以安装在断路器中。如果灯管功率不超过 400 W，KU201K-KU201N 三极管也适用。开关功率大于 200 W 时，三极管应安装在散热片上。对于KU202系列的可控硅，控制电极的开启电流保证不超过100毫安，虽然实际上大部分都小了好几倍。对于作者测试的所有样本（大约十几个），这个电流都没有超过 10 mA。如果一个设备中的DD1芯片按照图1所示的电路组装。 2，毕竟将无法给出所需的电流，可能需要选择一个三极管。对于按照图 XNUMX 所示方案组装的节点。 XNUMX、不需要选择三极管。

KT940A 晶体管可以用 KT940B 代替，也可以用任何字母索引的 KT604 和 KT605 代替。尽管施加到它们的电压正式超过了最大允许值，但所有这些晶体管都非常可靠地工作。

二极管桥 KBU6G - RS604 的模拟。其他二极管桥或单个二极管额定为至少 400 V 的反向电压和由开关控制的灯消耗的电流也是合适的。 Diodes KD521A 将取代任何低功率硅二极管。

作为运算放大器DA1，不仅K154UD1A，而且K154UD1B，还有174UD1A、174UD1B、KR154UD1A、KR154UD1B都适合。对于 174 和 K174 系列的微电路，金属外壳连接到引脚 5。由于 KR174 系列微电路采用塑料外壳制成，因此该引脚是空闲的，不需要在任何地方连接。

CZN-15E 麦克风可以替换为任何其他带有内置 FET 放大器的小型驻极体麦克风。适合，例如，家用麦克风 MKE-332。连接时必须注意极性。选择电阻器 R1，使麦克风引线之间的电压约为 5 V。

文学:

1.微功率运算放大器154UD1。 - rdalfa.lv/data/oper_usil/1541.pdf。
2. HEF4013B 双D型触发器。 -nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4013B_5.pdf。
3. Kublanovskiy Ya. 晶闸管装置。 - M .: Radio and communication，1987 年（大众广播图书馆，第 1104 期）。
4. 三极管和三端双向可控硅的控制。 - platan.ru/shem/pdf/12_r21-25.pdf。

作者：K. Gavrilov，新西伯利亚；出版物：radioradar.net

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