Выключатель по хлопку: схема сборки реагирующего на звук датчика света

Применение

Выключатель хлопка включается и выключается в результате реакции на издаваемый шум. Алгоритм работы следующий: первый хлопок включен, второй выключен.

Устройства этого типа рекомендуется устанавливать только в тихих помещениях. К помещениям этого типа относятся спальни, кладовые, подсобные помещения, подвалы. Устанавливать ватные аппараты в помещениях, где много людей (офисы, жилые комнаты, производственные площади), нерационально, так как посторонние шумы вызывают ложные реакции в приборах.

Наиболее распространенным местом для установки выключателя света на вате является спальня. Очень удобно управлять освещением, не вставая с кровати. Хлопковые системы популярны среди семей с маленькими детьми, так как больше не нужно тянуться к выключателю, чтобы включить или выключить свет.

Многие путают хлопок и акустические устройства. Акустический переключатель активируется любым шумом, а хлопковый — простым щелчком.

Виды звуковых выключателей

Акустические переключатели могут реагировать на голосовые команды и хлопки

Существуют следующие типы акустических выключателей:

• Устройства, реагирующие на хлопок. Заранее запрограммировано, при каком количестве хлопков будет выполняться та или иная команда.
• Устройства, которые реагируют на голос или предустановленную команду.
• Комбинированные устройства (например, светозвуковой выключатель). Они могут быть оснащены датчиками звука, света или движения. Это наиболее технологически совершенные устройства, в которых риск ложных срабатываний сведен к минимуму.
• Устройства для слаботочных систем. Используется для подключения видеокамеры или отправки команды охране.

Акустические переключатели стали популярными благодаря простоте использования. Они полезны для пожилых людей, лежачих больных и маленьких детей. Устройства этого класса уже активно используются в системе «Умный дом».

Выключатель по хлопку с микроконтроллером

Микроконтроллер — это небольшой кусок силикона с пластиковым покрытием и металлическими выводами, который ничего не делает без программного обеспечения. Его использование в любом техническом оборудовании делает его умным и подразумевает использование в системе «Умный дом».

Отличие от стандартного переключателя звука:

• время отклика снижено до 100 мкс;
• возможность перепрограммирования, установка индивидуальных параметров;
• увеличенный радиус действия;
• возможность изменения порогового значения сигнала (для устранения помех и устранения срабатывания на ложные команды);
• плавное изменение яркости освещения;
• меньше компонентов;
• защита цепи.

Диммерный акустический выключатель

Оптоакустический переключатель для скрытой проводки

Диммирование – это регулировка нагрузки, которую потребляет устройство. С помощью диммеров можно плавно включать свет, регулировать яркость светодиодной лампы или лампы накаливания. Не применимо для люминесцентной лампы. Кроме того, диммеры можно использовать для регулировки температуры в утюгах, паяльниках, чайниках и других приборах.

Оптоакустический выключатель нужен для включения электричества с диммерами. Принцип работы микросхемы следующий:

• сигнал в виде звука поступает на микрофон;
• звук становится импульсным;
• импульс поступает на микроконтроллер и проходит через усилитель, заряжая конденсатор;
• достигается большая нагрузка, после которой компаратор переключается;
• ноль на выходе меняется на импульс;
• включается транзитный генератор, который посылает импульсы;
• открывается симистор, через который энергия проходит к лампе;
• конденсатор теряет свой уровень напряжения;
• на симистор подается сигнал с нарастающим фазовым замедлением;
• свет включается мягко.

При правильном выборе всех номиналов компонентов лампа выключается с паузой до 3 минут. Для работы диммера нужна лампа мощностью не менее 40 Вт. Напряжение на оптико-акустическом переключателе плавно изменяется в диапазоне от 0 до 220 В.

Преимущества:

• за счет плавного переключения увеличивается срок службы лампы;
• возможность создания освещения нужной яркости в определенном месте;
• возможность управления светом с помощью интеллектуальных систем.

К недостаткам можно отнести невозможность размыкания сети в случае короткого замыкания и отсутствие функции защиты от перегрузок.

Диммеры не рекомендуются для радиоприемников, телевизоров и продуктов с переключаемыми режимами, поскольку они вызывают помехи.

Принцип работы

Устройство работает за счет установленного в нем микроконтроллера. Контроллер разрешает включение и выключение света хлопками в ладоши. Это устройство при желании можно использовать для управления другими бытовыми приборами (кондиционерами, вентиляторами и т.п.).

В составе обычного звукового выключателя света имеется электронный микрофон с предусилителем. Этот компонент усиливает звук, поступающий в устройство, позволяя ему улавливать даже самые тихие щелчки. Активностью усилителя управляют транзисторы VT1 и VT2. Цепь управляется парой резисторов R2, а диоды VD1 и VD2 используются для выравнивания сигнала.

Звук хлопков проходит через микрофон, где электрический импульс усиливается и трансформируется. Также звук выравнивается за счет работы диодов выпрямителя. Звук находится под контролем резистора (если уровень громкости звука ниже установленного значения, резистор не позволит устройству работать). Когда сигнал на конденсаторе выравнивается, напряжение увеличивается, ключ транзистора VT3 открывается.

Свет выключается и включается после последовательной зарядки и разрядки конденсаторов. По окончании полного цикла активности (еще одна вспышка) резистор и конденсатор С10 разряжаются за четыре секунды. Это приводит к отключению устройства.

Как устроен

Простейший ватный переключатель имеет в своей схеме электронный микрофон, кроме того, установлен усилитель в виде двух транзисторов, соединенных между собой. Эти маленькие детали усиливают в несколько раз любой звук, поступающий в микрофон. Благодаря этому переключатель можно активировать даже легким щелчком.

Усиленный звуковой импульс поступает на мощный транзистор, к его коллектору подключается катушка реле, силовая цепь которого подключается к сети освещения. То есть транзистор управляет этим реле и в свою очередь замыкает или размыкает контакты в цепи питания лампы.

В цепи микрофона установлен конденсатор. Вы можете выбрать его мощность и тем самым отрегулировать чувствительность микрофона к подаваемому звуку.

схема простого акустического переключателя

По такому же принципу устроен акустический переключатель. Схема работает следующим образом. Звук, записываемый микрофоном, преобразуется в электрический сигнал (напряжение). Напряжение усиливается усилительным каскадом, таким образом оно поступает на мощный транзистор, а оттуда на катушку реле. Через реле начинает течь ток, магнитопровод притягивается, тем самым замыкая силовые контакты реле в цепи освещения. Лампа загорается.

Собрать такую ​​схему самостоятельно смогут особо опытные и грамотные электрики и радиолюбители.

Отличия между хлопковым и звуковым (голосовым) выключателем

Голосовое управление сложнее, чем хлопковые переключатели. В них задействованы специальные активные фильтры на микросхемах, выполняющие функции дешифратора команд. Они распознают последовательность гласных заданной частоты и длительности, игнорируя акустические помехи.

Технические характеристики

Для примера разберем характеристики стандартного устройства для включения и выключения света с помощью хлопка.

Данные устройства:

1. Питание осуществляется от стандартной сети 220 вольт.
2. Максимальная суммарная мощность потребителей не превышает 300 Вт.
3. Регулировка звука была расширена от 30 до 150 децибел.
4. Допустимый диапазон температур: от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля.
5. Класс защиты корпуса — IP30.

В сети используются различные лампы:

1. Лампы накаливания и галогенные источники света.
2. Лампы с низким энергопотреблением или люминесцентные лампы.
3. Светодиодные устройства.

Указанные характеристики соответствуют требованиям закона РФ под № 261. Этот закон регулирует правила рационального использования электрической энергии.

По размеру оборудование похоже на коробок спичек, то есть компактно. Это позволяет устанавливать его близко к светильникам. Устройство фиксируется саморезами или двусторонним скотчем.

Схема акустического выключателя

Схем акустического переключателя (АВ) очень много: на транзисторах, логических схемах, триггерах и т.д., но мы будем собирать наше устройство на микроконтроллере. С помощью микроконтроллера достаточно легко реализовать алгоритмы различной сложности практически без переделки схемы.

Первым неотъемлемым элементом любого акустического переключателя является микрофон. Микрофон преобразует сигнал звуковой частоты в напряжение переменного тока. Мы будем использовать простейший электретный микрофон.

Одним выходом микрофон подключен к наименьшему, а вторым через подстроечный резистор R1, сопротивлением 510 кОм, к наибольшему. R1 регулирует чувствительность микрофона. Кроме того, переменный сигнал с выхода микрофона через конденсатор связи С1, емкостью 1 мкФ, поступает на усилитель, выполненный на одном транзисторе ВС547. Эмиттер транзистора подключен к минусу, а коллектор к плюсу через резистор R2, сопротивлением 1 кОм. Усилитель настраивается с помощью подстроечного резистора R3, сопротивлением 1 МОм.

Также усиленный сигнал поступает на вход микроконтроллера ATmega8. В зависимости от количества полученных импульсов, которое соответствует количеству пакетов, микроконтроллер выдает на соответствующие выводы высокий или низкий потенциал. В этой схеме мы используем три выхода микроконтроллера МК, которые работают как выход. Они питают три одинаковые цепи. Рассмотрим работу цепи.

При наличии на выходе МК высокого потенциала (+5 В) транзистор VT2 серии 2N2222, подключенный к резистору R4 (1 кОм) МК, открывается и возбуждает катушку реле К1. При срабатывании реле К1 его контакты в цепи питания лампы замыкаются, и тем самым она включается.

Катушку реле К1 следует зашунтировать обратным диодом VD1 для защиты от перенапряжения, так как катушка имеет некоторую индуктивность и при обрыве цепи может возникнуть скачок напряжения, хоть и не значительный в данном случае, но лучше перестраховаться. Подойдет практически любой диод с током не менее 100мА, можно использовать 1N4148.

Реле можно использовать любое, но следует руководствоваться следующими параметрами: напряжение питания 5 В, напряжение замыкающих контактов — переменное, 230 В. Контактный ток определяется нагрузкой цепи, которую будут замыкать и размыкать контакты. Я использовал реле следующего типа: HW32-005VDC-A. Если найти реле с током питания катушки не более 20 мА, то можно обойтись и без транзисторного ключа.

Схема акустического переключателя питается от стабилизированного блока питания на 5 В. Вы можете взять любой готовый блок питания или собрать его самостоятельно, как описано в этой статье.

Ещё одна электрическая схема

В интернете много вариантов разной сложности в зависимости от комплектации, но не все они работают. Появляются производственные дефекты. Представленная электрическая схема проверена на практике.

Здесь VD1 предназначен для защиты транзистора VT3. Для использования реле необходим диод. Если решено установить легкую нагрузку, рекомендуем диод заменить мостом.

Схема подключения и монтаж

Ниже приведена схема переключателя света хлопка. На его основе можно подключить данное устройство.

Имеющиеся на устройстве белые выводы подключены к сети. Подключите нагрузку к черным проводам. Для соединения медных проводников нужны клеммы. Черные провода подключаются к колбе лампы. Эти устройства подключены параллельно.

Питание коммутатора осуществляется через одноклавишный выключатель. Если вам нужно выключить его, вам просто нужно нажать на переключатель.

Звуковая чувствительность регулируется соответствующей ручкой. Рекомендуется использовать среднее значение звука.

Как подключить?

Рассматриваемый ватный выключатель «Экосвет-Х-300-Л» состоит из колодки, на которой смонтирована вся схема и двух пар проводов — белого и черного. Белые провода должны быть подключены к электросети 220В, черные провода подключены к осветительной нагрузке.

Ноль (напрямую) и фаза (через обычный бытовой выключатель) входят в лампу из распределительной коробки. Эти два провода подключены к белым проводам. Можно сделать это дедовским методом скрутки, но лучше использовать специальные самозажимные клеммы.

Черные провода подключаются к патрону лампы. То есть в обычной схеме фаза и ноль сети сразу бы доходили до патрона лампы, поэтому в эту цепь еще вставил ватный (или акустический) выключатель света.

Сам блок необходимо закрепить на корпусе осветительного прибора. Блок имеет регулятор чувствительности, с его помощью можно установить нужный уровень хлопка. Лучше всего ставить так называемый средний уровень, чтобы он был не слишком легким, иначе переключатель начнет работать при малейшем толчке, и не сильно сильно, чтобы не бить по ладоням.

Хлопковый переключатель питается от обычной настенной клавиатуры. Если вы хотите удалить модное звуковое устройство из схемы, просто выключите ключевой выключатель.

Остается только экспериментально проверить результаты их работы. При правильной эксплуатации «Экосвет-Х-300-Л» будет отзываться только аплодисментами. Стукнуть молотком, поднести к лампе работающий пылесос, постучать ложкой по чашке, включить стукач, спровоцировать сигналом мобильного телефона. Мы не знаем, что покажут их эксперименты, но были случаи, когда хлопковые выключатели приводились в действие звуком бегущего крана или звуком металлической ложки в чашке. Это еще одно подтверждение того, что идеальных вещей на свете мало, любое устройство, особенно в электротехнике, имеет наряду с достоинствами ряд (пусть и совсем незначительных) недостатков).

Испытания хлопкового выключателя

Перед подключением нужно настроить устройство на наличие посторонних звуков. После этого нужно настроить устройство на пробуждение от странных звуков:

• От молотка.
• Телефонный звонок.
• Работа бурильщик.
• Ударные тарелки.

После этого необходимо вызвать ложные срабатывания устройства. После проведения всех экспериментов нужно сделать выводы. Если ваше устройство не реагирует на странные звуки, значит, оно работает нормально.

Производители

Наиболее известными моделями, представленными на российском рынке, являются Ecolight и Claps. Учитывайте его основные характеристики.

Выключатель «Сlaps»

Одной из последних разработок является модель хлопкового переключателя Claps. В этом устройстве звук обрабатывается микропроцессором, он не реагирует ни на какие посторонние шумы, а настраивается на несколько хлопков подряд (это важнейшее условие работы).

В одной комнате допустимо установить несколько таких выключателей, каждый из них будет реагировать на определенное количество хлопков и включать соответственно свет, увлажнитель воздуха, вентилятор, телевизор или музыкальный центр. Под эту модель выключателя подойдет любой электроприбор, имеющий электрический кабель.

Возможно, кому-то ватный переключатель покажется игрушкой или абсолютно ненужным устройством. Другие, напротив, горят идеей создания собственного «умного дома», чтобы свет и приборы включались и начинали работать по команде или аплодисментам. Организуйте свою жизнь так, как хотите, но при этом сделайте ее максимально комфортной.

Выключатель «Экосвет»

Устройство «Эколайт» рассчитано на работу с лампочками на 220 вольт.

Основные параметры устройства:

• нагрузка — 300 Вт;
• распространение звукового сигнала – от 30 до 150 децибел;
• степень защиты корпуса — IP30;
• допустимый температурный режим – от 20 градусов ниже нуля до 40 градусов выше нуля;
• стоимость — от 350 руб.

«Экосвет» крепится саморезами для крепления ножек. Не рекомендуется установка устройства в шумных помещениях. Несмотря на то, что Ecolight готов аплодировать, возможны ложные срабатывания.

На рисунке выше показана схема подключения устройства. «Эколайт» подключается к обычному выключателю для обеспечения возможности обесточивания схемы и прекращения ее работы.

Плюсы и минусы

Самым главным преимуществом звукового переключателя перед классикой является его простота и удобство использования. Пользователю не нужно думать о том, где установить выключатель.

Основные преимущества:

• работа с электроприборами или источниками света;
• возможность включать и выключать электроприбор или свет из любой точки комнаты;
• отсутствие дополнительных кабелей;
• надежность и длительный срок службы;
• будь спокоен;
• безопасность.

Недостатки:

• Современные датчики могут распознавать звук, необходимый для включения и выключения. Пользователь должен точно знать, на какой сигнал будет реагировать датчик.
• Область чувствительности ограничена. В большом помещении нужно будет громко хлопнуть в ладоши или приблизиться к датчику. Если увеличить чувствительность, сенсор может ложно реагировать на подобные звуки.

Для радиолюбителей, желающих сделать ватный переключатель своими руками, недостатком является сложность электронной схемы.

В корпусе на транзисторах

Коммутатор в транзисторном корпусе помещен в пластиковый корпус со степенью защиты от пыли и влаги ≥ IP30.

Благодаря использованию печатных плат с основой из SMD-элементов, пьезоэлектрического датчика и твердотельного реле размеры современного акустического переключателя в транзисторной коробке не превышают размеров спичечного коробка.

Транзисторные устройства удачно располагаются в слаботочных сетях (сигнализация, видеонаблюдение и т.п.).

Без корпуса

Использование изделия без корпуса оправдано, если пользователь предполагает встроить изделие в корпус электроприбора. Например, он заключается в закреплении печатной платы с компонентами и акустическим датчиком под кожухом кондиционера или на опоре вентилятора. Открытый набор компактнее и заметно дешевле устройства в коробке.

Выключатели и светильники «вилка-розетка»

Выключатель штепсельный — съемное электромонтажное изделие в пластиковом корпусе с вводной вилкой для включения в сеть. Изделие оборудовано 1-3 розетками для подключения торшеров, бра, сложной техники, оборудования, приборов и других электропотребителей. Изделие представляет собой переходник на пути прохождения электрического тока от сети 220 В к нагрузке, оснащенный звуковой платой управления.

Обычное соединение штекерного выключателя позволяет подключить модуль с акустическим датчиком без проводки и монтажных работ.

Очень легко вставить от 1 до 4 выключателей в стационарные розетки в помещении и настроить их на разных потребителей (или группы потребителей для устройств с розетками типа «двойная» или «т»). Например, 1-й выключатель будет подключать ↔ отключать розетку от 3-х хлопков, 2-й будет работать от 4-х хлопков, 3-й будет реагировать на 5 хлопков, 4-й будет управлять при 6-ти хлопках.

Акустический переключатель, встроенный в вилку-розетку, активируется хлопком благодаря избирательной фильтрации, которая отличает характерные звуки от фонового шума.

Изготовление выключателя своими руками

Сделать хлопковое приспособление можно самостоятельно.

Для этого потребуется 3 доски:

• Ардуино нано
• звуковой модуль;
• плата силового реле.

Также вам понадобится компьютер, USB-кабель, блок питания на 5 вольт. На компьютер должна быть установлена ​​программа Arduino IDE, предназначенная для прошивки микроконтроллера.

После копирования данных скетча и вставки текста в окно Arduino IDE следует сразу создать прошивку контроллера. Изменив некоторые настройки и переписав устройство, можно настроить звуковое реле под собственные нужды.

На схеме видно, что контроллер имеет 4 провода. Пара из них загорается, желтый провод направлен на управление силовым реле (пин 13), а зеленый провод — это провод управления микрофоном, подключенный к контроллеру А0.

Примечание! Конденсаторный микрофон можно заменить электретным микрофоном, в котором в качестве неподвижной конденсаторной пластины и источника постоянного напряжения используется электретная пластина. Отличительным свойством материала является способность сохранять поверхностный заряд в течение длительного времени.

Микросхема имеет 8 аналоговых входов и 14 цифровых входов и выходов. В этом примере используются A0 и D13, потому что они зажигают светодиод на плате Arduino.

Переопределение флага AnalogRead определяет порог чувствительности. Максимальное значение — 1024. Изменение значения задержки приведет к корректировке времени запуска скетча. Таким образом достигается желаемое время переключения. Также определяется порог, защищающий от помех и ложных срабатываний. Чувствительность микрофона также изменяется регулируемым регулятором, расположенным на плате. Настройка и тестирование схем производится на плате Arduino UNO.

Внешний вид платы

Мы можем использовать эту схему для различных приложений, таких как дискотека или шоу с автоматическим освещением. Вместо лампы можно использовать реле с обмоткой ~220В. В этом случае мы можем получить звуковое реле (переключатель, с помощью которого можно управлять более мощными лампами или другими устройствами).

ОСТОРОЖНО! Цепь находится под опасным напряжением!

На рисунке ниже другой вариант схемы с питанием от 12В постоянного тока. Q1 усиливает звуковой сигнал, поступающий с микрофона. Переменный резистор 5к используется для регулировки пика сигнала (0,7 вольта), он работает как регулятор чувствительности. Определенный уровень сигнала от микрофона, после усиления транзистором Q1, вызовет включение тринистора и лампы. Вот принципиальная схема цепи:

Составляющие детали

Стандартный акустический выключатель состоит из следующих частей, напаянных на печатную плату:

• транзисторы и диоды;
• диодный мост и стабилитрон;
• микросхемы триггера и компаратора;
• резисторы и конденсаторы;
• микрофон и реле.

Плата помещена в прочный пластиковый бокс с защелками.

Настройка акустического выключателя

Устройство настраивается с помощью двух переменных резисторов. Я добился такой чувствительности, что выключатель не реагировал на музыку, речь и легкие стуки в дверь, но при этом отлично работал на хлопок с противоположного конца комнаты. Обратите внимание, что микрофон должен располагаться в направлении хлопка.

Вы, должно быть, задавались вопросом, почему хлопок? Дело в том, что амплитуда звуковой волны, вызванной хлопком, намного выше, чем при обычном разговоре или музыке, поэтому усилитель можно настроить таким образом, чтобы отсеивать другие источники звука, исключая тем самым ложное срабатывание усилителя устройство. Теперь, надеюсь, вы убедились, что сделать акустический выключатель своими руками достаточно просто.

Я собрал это устройство на макетной плате, но если использовать SMD компоненты и твердотельные реле, то размеры акустического переключателя не превысят спичечного коробка. Всем удачной сборки!

Испытания и эксперименты (видео)

Проверьте этот переключатель на наличие следующих странных громких звуков и щелчков:

• удары молотком
• рабочий пылесос
• телефонный звонок
• бурение
• удары по тарелкам (чашка с ложкой)

Попробуем вызвать ложные срабатывания, выставив выключатель на звуки вышеперечисленных устройств и устройств. Я заснял алгоритм переключения, а также свои эксперименты:

Сделаем вывод из опытов: переключатель ложно реагирует на звуки работы перфоратора и на очень громкие звуки удара ложки по чашке. В остальных случаях ложных срабатываний не было.

В принципе, я считаю, что обнаруженные недостатки полностью сглаживаются благодаря достоинствам этого изменения.

После часа работы проверил нагрев вашей коробки. Могу вас обрадовать: корпус слегка теплый, что безопасно в плане возгорания.

Какая польза от хлопкового выключателя?

Многие могут подумать, что это устройство — игрушка, но это далеко не так. Это устройство постоянно внедряется в системы «Умный дом». Хлопковый переключатель делает вашу жизнь намного проще. Он также принесет уют в ваш дом.

Акустические выключатели в жилых помещениях

Подвалы зданий, подъезды и склады частных домов/квартир оборудованы звуковыми устройствами. Пульт полезен в детской комнате: чтобы выключить свет, детям больше не нужно заменять стул, обращаться за помощью к родителям. Ватный переключатель незаменим для людей с ограниченными возможностями: необязательно прибегать к услугам родственников.

Освещение межэтажного пространства

В подъезде (на лестничной площадке) дома целесообразно устанавливать акустический модуль с отключением света через заданное время. Вариант реализован за счет включения в схему дополнительного узла — цепи с временной задержкой в ​​микросхеме (таймер).

Устройство реагирует на звуковой сигнал, издаваемый обитателями и гостями дома: скрип открывающейся двери, аплодисменты, разговоры и шаги. После операции включают освещение межэтажного пространства, например, на 5 минут. Этого времени достаточно, чтобы открыть или позвонить в дверь. В случае проблем с синхронизацией дополнительный хлопок обновит временную задержку.

Как выбрать

Перед покупкой нужно заранее определиться, для каких целей приобретается акустический выключатель. Устройства для бытового использования, для гаража, подъезда или улицы бывают разные, так как в каждой среде свой уровень внешнего шума. Неправильный выбор приведет к тому, что устройство не сработает или не будет реагировать на звук.

Хлопковые переключатели могут быть установлены в 4 светильниках. Например, один хлопок позаботится о включении света, два хлопка вентилятора и т д. Аплодисменты нужно делать подряд.

Для люстр с большим количеством ламп можно приобрести многокнопочный выключатель. Такие устройства имеют несколько каналов и могут подключаться к определенной группе источников света.

Звуковой выключатель — это удобное устройство для включения и выключения света или приборов. Они могут реагировать на голосовые команды, хлопки и другие специфические звуки. Такие устройства используются в системе «Умный дом», их можно установить и в обычной квартире.