АКУСТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к коммутационным аппаратам, а именно к акустическим выключателям, реагирующим на звук, и может быть использована в качестве базового акустического реле для дистанционного управления освещением, в частности для включения и отключения электрических цепей, питающих освещение в подъездах жилых домов, коридорах и др. помещениях, а также для дистанционного управления бытовыми приборами и устройствами или для поиска затерявшихся предметов.
Известно устройство управления освещением, имеющее небольшие габаритные размеры с возможностью встраивания в корпус лампы освещения, содержащее акустический датчик, тепловой датчик и расположенные на монтажной плате блок питания, силовой блок формирования управляющего воздействия, включающий ключевое устройство, последовательно включенные операционные усилители, связанные с датчиками, и блок задания длительности горения ламп (Патент РФ на полезную модель №70598 U1, дата приоритета 05.10.2007, дата публикации 27.01.2008, авторы: Маслов О.В и Демин М.В., RU).
Недостатком известного аналога является сложность устройства в связи с наличием таких элементов, как тепловой датчик и блок задания длительности горения ламп, а также ограниченные функциональные возможности, касающиеся управления освещением.
Известно устройство для управления освещением, реагирующее на свет и звук, включающее анализатор освещенности, анализатор звука и связанную с ними схему управления питанием лампы. После подачи звукового сигнала при недостаточной освещенности, контролируемой анализатором освещенности, анализатор звука, собранный на микрофоне и одном из логических элементов схемы, выдает сигнал, обеспечивающий включение схемы управления лампой накаливания (Патент РФ на полезную модель №25971 U1, дата приоритета 22.10.2001, дата публикации 27.10.2002, автор Ремнев Б.М., RU).
Недостатком известного аналога являются ограниченные функциональные возможности устройства, касающиеся управления освещением, а также сложность.
В качестве прототипа принят фотоакустический выключатель, адаптированный к сложной посторонней шумовой обстановке для осуществления экономии электроэнергии, используемой для освещения помещения, включающий акустический и оптический датчики, микропроцессор, выпрямитель и электронный ключ, при этом выходы датчиков соединены с первым и вторым входами микропроцессора, выход которого соединен с первым входом электронного ключа, второй вход которого так же, как и четвертый вход микропроцессора, соединен с выходом выпрямителя, подключенного к питающей сети, а выход электронного ключа соединен с третьим входом микропроцессора и является выходом фотоакустического выключателя (Евразийский патент на изобретение №013799 B1, дата приоритета 28.07.2008, дата публикации 30.06.2010, авторы: Зорин А.А. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является его сложность, обусловленная составом элементов и их связей, обеспечивающих алгоритм работы микропроцессора, а также необходимостью подключения к внешней питающей сети.
Технической проблемой является создание простого устройства, реагирующего на звук, с расширенным спектром функциональных возможностей на базе работы акустического реле, адаптированного для дистанционного управления освещением, а также бытовыми приборами и устройствами.
Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен акустический выключатель, содержащий микрофон, усилитель и электронный ключ, соединенные между собой, с возможностью включения и отключения нагрузки. Согласно полезной модели, акустический выключатель также содержит постоянный источник, питающий элементы усилителя с микрофоном, микрофонный усилитель содержит два электролитических конденсатора малой емкости, подобранных с возможностью реагирования выключателя на звуковой сигнал, в частности хлопок, преобразованный в электрический сигнал, два транзистора и резисторы с разной величиной сопротивления, соединенные с возможностью последовательного усиления электрического сигнала, поступающего на базу третьего транзистора для срабатывания ключа и подключения нагрузки.
Согласно полезной модели, в качестве нагрузки может быть использован пьезоэлемент, установленный с возможностью звукового оповещения.
На чертеже приведена электрическая схема акустического выключателя, где 1 - микрофон (М4-Б2 «Сосна»); 2 - электролитический конденсатор (C1 на 1 мкФ); 3 - резистор (R1=10 кОм); 4 - резистор (R2=48 кОм); 5 - резистор (R3=3 МОм); 6 - электролитический конденсатор (C2 на 1 мкФ); 7 - транзистор VT1 (КТ315А); 8 - транзистор VT2 (КТ315А); 9 - резистор (R4=1,8 кОм); 10 - резистор (R5=10 кОм); 11 - резистор (R6=330 Ом); 12 - транзистор (КТ818А); 13 - выпрямительный диод (1N4007); 14 - нагрузка.
Согласно приведенной схеме полезная модель может быть реализована в качестве акустического реле, срабатывающего от хлопка для управления нагрузкой.
Акустический выключатель работает следующим образом. Микрофон 1, в качестве которого использован миниатюрный микрофон М4-Б2 «Сосна», принимает звуковую волну и преобразовывает ее в электрический сигнал. При этом разделительный электролитический конденсатор 2 малой емкости (C1 на 1 мкФ) подавляет низкочастотную составляющую звука. Выбор C1 малой емкости обусловлен возможностью реагирования выключателя только на хлопок Питание микрофона осуществляется через резистор 3 (R1=10 кОм) от постоянного источника, например батарейки «Крона» (условно не показано). Электрический сигнал поступает на резисторы 4 (R2), 5 (R3), затем через разделительный конденсатор 6 (C2) на вход транзисторного ключа, собранного на транзисторах 7, 8 (серия КТ315А), связанных с резистором 9 (R4) и поочередно усиливающих сигнал с микрофона. Отрицательная полуволна сигнала заряжает конденсатор 6 (C2), открывается второй транзистор 8 (VT2). Усиленный сигнал через делители напряжения 10, 11 (резисторы R5, R6) поступает на базу транзистора 12 (КТ818А). При этом величина напряжения достаточна для срабатывания ключа, замыкающего цепь и управляющего через выпрямительный диод 13 нагрузкой 14, в частности лампочкой или звуковым оповещателем. При замыкании электрической цепи включается лампочка или звонок. В таком состоянии цепь может находиться до тех пор, пока не пройдет новый сигнал (хлопок), который разомкнет цепь. В качестве звукового оповещателя может быть использован, например, пьезоэлемент типа ЗП-31 (http://www.quartzl.com/price/model.php?group=2162&mark=%D0%97%D0%9F-31, дата просмотра 21.09.2016).
На базе приведенной схемы акустический выключатель может работать как акустическое реле с расширенным спектром использования. Диапазон питающих напряжений достаточно широкий - от 3,5 В до 12 В, что позволяет использовать акустический выключатель для разных целей:
- для включения освещения в подъездах, коридорах, лифтах, подвалах, на лестничных площадках и в других помещениях с кратковременным пребыванием людей;
- для включения в модели брелка ключей и пультов для их быстрого поиска;
- в составе устройств для управления нагрузками с питанием от сети.
Полезная модель позволяет получить технический результат, который заключается в упрощении конструкции за счет использования недорогих, распространенных и доступных элементов, а также в расширении функциональных возможностей за счет использования базовой схемы работы акустического реле для управления освещением, бытовыми приборами и устройствами, или для поиска затерявшихся предметов в случае использования полезной модели с пьезоэлементом и помещения ее в модели брелка для ключей, пультов управления.
Кроме того, полезная модель позволяет одновременно использовать несколько подобных выключателей для управления различными устройствами, т.к. они работают независимо друг от друга.
Преимущества акустического выключателя перед механическим в отсутствии механического износа деталей, увеличении срока эксплуатации. Изменение параметров элементов схемы позволяет изменять дальность приема сигнала и частоту сигнала, но не ухудшает работу выключателя.