Р.Н. Балинский
Радиоаматор, 1, 2007
В статье описано одноканальное устройство бесшумного дистанционного включения электротехнических приборов на фиксированной звуковой частоте. Если таких каналов несколько и они работают на разных частотах, то можно включать осветительные приборы в разных помещениях и в разное время. Если к тому же дополнить их таймером, то это устройство в ваше отсутствие будет имитировать наличие хозяина в квартире.
Устройство содержит малогабаритный пульт дистанционного управления (ПДУ) и силовую часть. Питание ПДУ производится от миниатюрного элемента типа GP23A, предназначенного для включения сигнализации автомобиля, а силовой блок питается от сети переменного тока ~220 В с помощью малогабаритного выпрямителя. Устройство не содержит дефицитных деталей, потребляет мало энергии и доступно для повторения радиолюбителям всех возрастов. Конструкцию лучше выполнить на печатных платах, а для корпусов использовать подходящие коробочки.
Принцип действия
Принципиальная электрическая схема ПДУ показана на рис.1, печатная плата ПДУ – на рис.2, принципиальная схема силовой части – на рис.3, печатная плата силовой части – на рис.4.
Благодаря настройке силовой части на фиксированную звуковую частоту ПДУ исключается ложное срабатывание системы от случайных звуков: хлопки, стук, грохот проезжающих машин, шум вентилятора или кондиционера и т.п. Силовая часть, работающая в едином комплексе с ПДУ, находится в режиме ожидания сигналов ПДУ. С уменьшением звуковой частоты увеличивается ее амплитуда, дальность действия ПДУ, но возрастает зависимость включения системы от помех, поэтому важно найти оптимальный вариант. В любом случае частота генератора должна совпадать с частотой фильтра-пробки в силовой части, иначе система работать не будет.
Рис 1
Рис 2
Рис 3
Рис 4
На транзисторе VT1 собран генератор фиксированной частоты пульта, на VT2 – усилитель мощности, который нагружен на малогабаритный телефонный капсюль ВМ1 типа ТМ-2А, который излучает звуковую частоту. Если вместо него применить малогабаритный динамик, то дальность увеличится. Соответственно, если динамик применить и в приемной части, чувствительность возрастет и там. Если необходимо изменить звуковую частоту, следует подобрать конденсаторы С1–С3 и резистор R4. Уменьшение емкости этих конденсаторов частоту увеличивает, и наоборот.
Принципиальную электрическую схему силовой части этого комплекса (рис.3) можно разбить на следующие узлы: усилитель принятого звукового сигнала на микросхеме DA1, узел селекции с фильтром-пробкой, триггер на микросхеме DD1, силовая часть на симисторе VS1, выпрямитель для питания схемы. Включенное состояние схемы силовой части индицирует светодиод зеленого цвета свечения HL1. Из всех принятых сигналов устройство выделяет только полезный, который и включает или отключает источник света.
Устройство работает следующим образом. Принятый динамиком ВА1 звуковой сигнал усиливается микросхемой DA1, через конденсаторы С5, С6 поступает на фильтр L1C7, настроенный на частоту принимаемого звукового сигнала, на которой он имеет максимальное сопротивление, поэтому усиленный сигнал поступает дальше на триггер. Все остальные частоты будут закорачиваться на "землю". На входе триггера на DD1 установлен потенциометр R4, которым регулируют чувствительность срабатывания этого триггера. Если амплитуда положительного сигнала превысит входное пороговое напряжение микросхемы, переключатель сработает. При срабатывании триггера на выводе 11 этой микросхемы появляется лог."1", которая усиливается транзистором VT1, что приводит к открытию симистора VS1 и включению лампы HL2. Следующее включение кнопки ПДУ перебросит этот триггер в другое состояние, и лампа HL2 выключится.
Дальше процессы повторяются. Питание всей схемы от сети производится через трансформатор Т1, который нагружен на выпрямитель VD2, затем выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С8 и стабилизируется на уровне 15 В стабилитроном VD1. Для защиты от короткого замыкания установлен предохранитель FU1. Для уменьшения габаритов выпрямителя на трансформатор Т1 подается пониженное сетевое напряжение, а значительная его часть гасится на конденсаторе С9.
Конструкция
На рис.2 показана печатная плата ПДУ, а на рис.4 – плата силового блока. Платы изготавливают любым доступным способом, а внутренний монтаж выполняют проводом МГШВ-0,2 мм или МГТФ-0,14 мм. Таким же проводом выполняют и навесной монтаж. Силовую часть следует расположить внутри светильника, а динамик или микрофон должен быть направлен в сторону источника звука, на ПДУ. Симистор VS1 без радиатора допускает коммутацию мощности до 300 Вт, с радиатором – до 1000 Вт. Всю конструкцию следует расположить в подходящем корпусе, который должен сопрягаться с конструкцией светильника и быть с ним единым целым по конструкции и цвету. В любом случае, следует жестко закрепить детали внутри корпуса и сам корпус, соблюдая технику безопасности. Корпус ПДУ удобнее изготовить из пластмассы, предусмотреть отсек для источника питания, в котором по мере надобности будет производиться замена источника питания.
Детали
В ПДУ применены следующие детали. Конденсаторы типа КМ-6: С1, С2 – 910 пФ; С3 – 2400 пФ; С4 – 2,2 мкФ. Все номиналы в процессе регулировки подбираются. Резисторы типа ОМЛТ-0,125: R1, R2 – 18 кОм; R3 – 6,8 кОм; R4 – 8,2 кОм; R5 – 22 кОм; R6 – 10 кОм; R7 – 1 кОм. Полупроводниковые приборы: VT1 – KT3102A; VT2 – KT603A; HL1 – AL336K. Элемент питания GB1 – GP23A, излучатель ВА1 – ТМ 2А.
Силовой блок. Конденсаторы типа КМ-6: С1, С3, С7, С10 – 0,1 мкФ; конденсаторы типа К50-35: С2 – 500 мкФх10 В; С5 – 22 мкФх10 В; С6 – 47 мкФх1 В; С8 – 100 мкФх25 В; С9 – К73-11 1 мкФх400 В. Резисторы типа ОМЛТ – 0,125: R1 – 3 кОм; R2, R3 – 30 Ом; R4 – 680 кОм типа СП3-38; R5 – 150 Ом – 1 Bт; R6 – 8,2 МОм; R7 – 1 кОм; R8 – 1 МОм; R9 – 100 Ом.
Полупроводниковые приборы: DA1 – 538УН-1А; DD1 – 564ЛА7; VS1 – ТС 106-10-10; VD1 – КС515; VD2 – КЦ407А; HL1 – АЛ336К; HL2 – нагрузка; VT1 – КТ603Б.
Трансформатор Т1 – силовой трансформатор от гетеродинного индикатора резонанса ГИР-1; SA1 – МТ1; FU1 – предохранитель типа ВП1-1 на ток 0,16 А; ВА1 – микрофон МКЭ-3 или малогабаритный динамик. Для изготовления катушки L1 на 40 мГн необходимо иметь ферритовое кольцо с магнитной проницаемостью 1500, размером К10х6х3, обмотать его фторопластовой лентой и проводом ПЭВ-2 0,1 (300 витков).
Настройка
Для настройки необходимы следующие приборы: авометр, ЛАТР на 2 А, осциллоскоп, звуковой генератор, динамик на мощность 0,1 Вт, регулируемый блок питания.
Сначала настраивают ПДУ. С помощью лупы проверяют печатную плату на обрывы и КЗ. С помощью блока питания на схему подают 9 В, кнопку SB1 закорачивают перемычкой, а параллельно головке ВА1 подключают осциллоскоп, предварительно его откалибровав.
Цель проверки – выставить необходимую частоту генератора звука. Отпаять один конец конденсатора С4, а на базу транзистора VT2 от звукового генератора подать частоту 20000 Гц; сигнал на осциллоскопе должен иметь форму чистой синусоиды. Посчитать количество синусоид на экране при данной развертке, а затем при отключенном внешнем генераторе с помощью подбора конденсаторов С1–С3 и резистора R4 добиться такого же количества синусоид на экране осциллоскопа с помощью внутреннего генератора. Величина напряжения звукового сигнала на головке должна быть не меньше 1 В.
Перед настройкой силового блока проверяют его печатную плату на отсутствие обрывов и КЗ с помощью лупы. С помощью ЛАТР плавно подают напряжение питания; авометром на стабилитроне VD1 проверяют напряжение – оно должно быть порядка 15 В. Звуковой генератор подключают параллельно головке ВА1, а осциллоскоп – на выход микросхемы DA1 (вывод 8); отключают один конец L1 от схемы. На генераторе выставляют напряжение 100 мкВ, а подбором R3 на этом выводе добиваются напряжения не менее 4 В. После этого осциллоскоп подключают на вывод 1 DD1, подключают снова в схему вывод катушки L1 и подстройкой конденсатора С7 добиваются возрастания звукового напряжения до 7 В. Это означает, что резонанс найден.
Переключают вход осциллоскопа на вывод 11 этой микросхемы. Вращая движок потенциометра R4 снизу вверх по схеме, добиваются появления на этом выводе лог."1". Лампа HL2 должна при этом включиться. Выключают на входе блока звуковое напряжение, а затем снова включают – лампа выключается; дальше циклы повторяются.
Следующий этап – совместная работа комплекса "ПДУ – силовой блок". Для этого отключают звуковой генератор от входа схемы, относят ПДУ от силового блока на расстояние около 3 м и, нажимая на пусковую кнопку ПДУ, проверяют работу системы. При этом может потребоваться подстройка фильтра или силового блока. При правильной настройке дальность может достигать 5…7 м, что достаточно. После этого подборные элементы заменяют постоянными близкого значения, укрепляют блок внутри светильника. Система управления "волшебной лампой" готова к эксплуатации.
