Comutator acustic

Căutând, mai demult, diverse informaţii pe internet am văzut că există interes pentru un dispozitiv care să aprindă şi să stingă lumina la câte o bătaie din palme. Pentru că am experimentat până acum câteva scheme, consider că merită să-le public pe cele mai reuşite, un asemenea comutator fiind foarte util în multe alte cazuri.

Un comutator acustic de calitate necesită patru (sau cinci) etaje distincte:

• un microfon (cu electret, cu două terminale, pentru că este suficient de sensibil, mic şi ieftin) cu etajul lui de amplificare reglabil;
• un circuit monostabil cu o temporizare de 0,25...0,75 sec. pentru a evita comenzile duble sau multiple;
• eventual un formator de impulsuri, care să dea o formă potrivită impulsurilor de comandă;
• un circuit basculant bistabil, care să schimbe starea organului de execuţie, la fiecare comandă;
• organul de execuţie (releu sau triac, eventual optotriac pentru separarea montajului de reţeaua electrică).

Comutatorul nu trebuie să fie prea sensibil, pentru că altfel va comuta când nu este nevoie şi mai trebuie să aibă încă două funcţii:

• OFF pentru ca lumina să rămână stinsă când nu suntem acasă (realizat prin întreruperea alimentării montajului);
• ON impus, pentru ca lumina să rămână mereu aprinsă, dacă de afară se aud tunete puternice în caz de furtună, artificii de sărbători, sau dacă se vede la televizor un meci şi avem invitaţi nişte suporteri zgomotoşi.

Dintre schemele experimentate, am ales două care au funcţionat bine, una cu piese discrete şi cealaltă cu circuite integrate, ambele foarte ieftine (cost sub 10 lei în total) şi realizate pe plăcuţe foarte compacte (dimensiuni 35 x 60 mm, respectiv 33x45 mm), pentru că am dorit ca tot montajul să intre în doză în locul întrerupătorului.

Din păcate nu am reuşit pentru că nu am găsit un transformator suficient de mic pentru alimentare. Intenţionez să-mi fac o sursă în comutaţie f. f. mică şi sigură, dar asta va mai dura ceva timp, documentaţia în domeniu fiind sublimă şi lipsind cu desăvârşire.

Ambele montaje au fost lăsate în funcţiune cel puţin câte 12 ore, timp de mai multe zile şi nu au anclanşat la zgomotele normale din casă (vorbă sau radio în funcţiune la nivel moderat) şi nici când mârlanul cu BMW-ul din cartier a început (la ora 23.30) să-şi facă numărul de chiuituri şi fum din pneuri în apropierea ferestrei mele deschise.

Montajele reacţionează ferm la o bătaie destul de puternică din palme la o distanţă de 1,5...2 m. de microfon. Cel cu piese discrete a fost realizat conform schemei din fig. 1.


Lista de piese (fig.1):

• R1-56 k; R2-390 k; R3-22 k potenţiometru trimer; R4- 4k7; R5- 560, R6- 1k; R7,R8,R9,R11, R12- 10 k; R10- 39 k; R13- 1 k; R14,R15- 39 k; R16- 56; R17,R18- 15 k; R19 - 47k;
• C1-22nF poliester, C2,C4-22μF, C3 - 50nF, ceramic; C5 - 47 nF, poliester C6, C7 -470 pF, ceramic; C8,C9 - 4,7 nF ceramic, C10 - 10μF;
• T1...T5 = BC172, 173, BC 238, 239, BC 547, 548 Factori de amplificare hFE: T1- 300...450, T2,T3 -100...150, T4,T5 -180...240;
• D1= oricare EFD, D2 = 1N4004
• Releu; Rayden JZC 20F sau Omron G5 LE1

Am folosit multe piese recuperate, nu atât pentru economie cât pentru siguranţa în funcţionare şi cele mai ieftine şi mici relee indicate ca atare în lista de materiale. Se ştie că un tranzistor dacă nu se defectează în câteva ore, va funcţiona fără probleme un timp foarte îndelungat, bineînţeles dacă nu sunt depăşiţi parametri de funcţionare. Prima schemă a fost luată din [1] şi nu a funcţionat corespunzător, aşa că am modifcat-o puţin, după ce am citit un vraf de documentaţie privind circuite basculante.

Schema poate fi adaptată şi pentru funcţionarea cu comutaţie statică, cu un optocuplor şi un triac sau (mai bine) cu optotriac. In afara comutaţiei statice, un montaj cu triac ar putea permite şi reglarea intensităţii luminii fără prea multe complicaţii (numai pentru becuri cu incandescenţă).

Microfonul de tip cu electret cu diametrul de 10 mm. (oricare tip existent pe piaţă) şi tranzistorul T1, cu piesele aferente formează etajul de amplificare. Pentru a nu avea un montaj prea sensibil, am utilizat un etaj de amplificare cu un singur tranzistor cu factor de amplificare mare (cca 400), ţinând cont şi de faptul că microfonul conţine un preamplificator cu un FET.

Etajul T2 şi T3 are rolul de de circuit monostabil, semnalul dreptunghiular livrat de acesta fiind transformat în două impulsuri scurte de polarităţi opuse de către circuitul de derivare C5, R12.

Impulsul negativ, inutil pentru noi, este scurtcircuitat la masă de către dioda cu germaniu D1, iar cel pozitiv rămas comandă bistabilul T4, T5, care acţionează releul. Montajul consumă 16 ...18 mA cu releul neanclanşat, respectiv 35 ...38 mA cu el anclanşat, necesitând un alimentator foarte mic, cu un transformator de max. 2 VA.

Releele utilizabile (v. lista de piese) trebuie să aibă o rezistenţă a bobinei de 360 ...420 ohmi şi un contact normal-deschis de 10 A (intensitate de comutare, cea de menţinere fiind cca, jumătate maximum). Pentru reducerea uzurii contactelor, în paralel pe ele se poate monta un condensator de 5...10 nF- 400 V(recuperat de la un starter de tub fluorescent defect), dar numai pentru becuri incandescente.

In paralel cu bornele bobinei releului, s-a prevăzut o diodă 1N4004 montată cu catodul la plus, pentru scurtcircuitarea extratensiunii de rupere. Funcţia ON impus se realizează printr-un întrerupător conectat între punctele A şi B.

La varianta cu triac este necesar un filtru de deparazitare la intrarea de reţea, pentru a bloca vârfurile de tensiune de comutaţie. Montajul cu circuite integrate ( fig. 2) foloseşte un etaj de amplificare similar cu cel de la varianta 1, un monostabil realizat cu arhicunoscutul temporizator 555 (cu oricare prefix), bistabilul de tip D este realizat cu ½ 4013 (idem pt. prefix) şi un etaj de execuţie cu T2 şi releul de acelaşi tip.

Dacă pinul 8 (4013) este pus la masă circuitul funcţionează normal, dacă este în aer comanda SET, care este prioritară, realizează funcţia ON impus. Intre punctele pătrate de pe schemă se va conecta întrerupătorul necesar funcţiei.

Lista de piese (fig.2):

• R1 = 56k, R2 = 390k, R3 = 22k pot. trimer, R4-4k7, R5 -560, R6,R7 = 150k, R8- 470k, R9- 47k;
• C1- 22nF poliester, C2- 22μF, 25V, C3-4,7 μF, 16 V, C4- 1 μF,16 V;
• D1- 1N4004 T1, T2 la fel ca la Fig. 1;
• C.I. .. 555 , ..4013.

Am încercat şi o schemă similară fără monostabil, cu rezultate nu prea bune deoarece primeşte comenzi duble. Evident, montajul poate fi modificat şi pentru varianta cu (opto)triac.

In acest caz, pe placa de circuit se va conecta între punctele 1 şi 2 o rezistenţă de 470Ώ, ieşirea fiind între punctul 3 şi masă. Acelaşi procedeu este valabil şi pentru varianta din fig. 1 rezistenţa fiind de 1 kΏ.

Pe desenul plăcii pentru fig. 2 ştrapurile au fost marcate cu linie întreruptă roşie şi se vor monta pe faţa plăcii înaintea celorlalte piese.
Alimentarea se va face cu 13� 15 V conform schemelor desenate mai jos (fig. 3 a ,b), la varianta cu releu, sau la tensiune mai mică la cea cu comutaţie statică (min. 5V).



Lista de piese (fig.3):

• Tr1- transformator 220/2x16 V- 2 VA; Tr2 idem 220/16 V- 2 VA
• C1 - 100 μF, 25 V; C2 - 47 μF, 25 V; D1, D2 - 1N4001;
• P - punte redresoare: DF 06 M sau B40 C800,
• R1 - 6,8 Ώ, 1W; R2 - 10k,;
• DZ - PL 15 Z; Dl - LED verde (prezenţă tensiune)
• Toate rezistenţele nespecificate vor fi de 0,25W.

Asamblare şi montaj

Montajul şi alimentatorul se vor asambla într-o cutie (din tablă sau plastic) cu dimensiuni potrivite prevăzută cu două întrerupătoare mici, unul pentru alimentare, celălalt pentru funcţia ON impus, prin polarizarea permanentă a bazei lui T5, respectiv activarea funcţiei SET.

Alimentatorul şi releul se vor monta pe o plăcuţă cu dimensiuni cât mai mici prevăzută cu trei borne de conectare recuperate de la un întrerupător vechi (reţea,- fază şi nul- a treia fiind ieşirea). Se poate folosi o plăcuţă cu găuri pentru experimente, găsibilă pe piaţă.

Faza (determinată cu un creion de tensiune) se va lega la borna conectată la intrarea releului (văzut dinspre pini), iar ieşirea se va conecta la firul legat la contactul central al fasungului, nulul fiind conectat la dulie. Microfonul nu poate fi montat rigid de cutie, pentru că va prelua toate vibraţiile, care se transmit prin materiale solide de multe zeci de ori mai bine decât prin aer.

El va fi montat într-un panou din burete (cât mai moale) cu grosimea de 6...8 mm , lipit cu prenadez la interiorul unui perete al cutiei, acesta fiind prevăzut cu o gaură de 14...16 mm diametru. Cutia se va monta în locul întrerupătorului de reţea.

Desene şi fotografii: 

a. Cablaj imprimat pentru schema din fig.1:



b. Cablaj imprimat pentru schema din fig.2:



c. Montajul:



Bibliografie:

[1] - I.C. Boghiţoiu - Electronica peste tot - Ed. Albatros, 1985;
[2] - R. Besson - 70 gadgets électroniques - Ed. T&V. Paris 1977;
[3] - I. Doboş - Circuite basculante în practica radioamatorilor - Ed, tehnică 1972;
[4] - Revista Tehnium Nr. 10- 1988.

Articol realizat de dl. ing. Lungu Iancu ;