Пропонований регулятор дозволяє дистанційно, просто плескаючи в долоні, включати і вимикати торшер або інший світильник з лампами розжарювання і вибирати один з трьох рівнів його яскравості. Зміна яскравості, а тому числі при включення відбувається плавно, що помітно подовжує термін служби ламп.
Бавовна в долоні обраний в якості керуючого сигналу з тієї причини, що за акустичним характеристикам він помітно відрізняється від мови або музики. Звичайно, не можна виключити спрацьовування регулятора від інших різких звуків (вибухів піротехніки, автомобільних гудків або вихлопів), тому не варто застосовувати цей прилад поза добре звукоізольованого приміщення.
Споживана светорегулятором потужність не перевищує 4 ВА і залежить в основному від струму холостого ходу первинної обмотки трансформатора живлення. Це в кілька раз менше від того, що споживає в режимі очікування музичний центр з вбудованими годинами або телевізор.
Схема регулятора представлена на рис. 1. Сигнал, прийнятий мікрофон ВМ1, надходить на підсилювач - ОУ DA1.1. Дільник напруги R2R3 задає робочу точку ОУ. Через резистор R1 на електретний мікрофон подана напруга живлення. Конденсатор С1 - розділовий. Коефіцієнт посилення негативних півхвиль сигналу на одиницю більше відношення значень опору резисторів R5 до R4. Позитивні "зрізає" діод VD1.
(натисніть для збільшення)
При достатній амплітуді (більше 0,9 В) сигнал з виходу підсилювача запускає одновібратор DA3, що генерує прямокутний імпульс тривалістю приблизно 0,4 с, залежить від постійної часу ланцюга R11C6. Поки імпульс не закінчився, ніякі шумові впливи на мікрофон ВМ1 не мають ефекту, що запобігає непередбачувані зміни стану регулятора.
Резистори R9 і R10 не тільки задають початкову напругу на виводі 2 одно-вібратора DA3, але і разом з конденсатором С4 утворюють фільтр. Він пропускає тільки високочастотні складові, якими багатий спектр бавовни долоні, і подавляє низькочастотні, властиві іншим сигналів і перешкод.
Два тригера мікросхеми DD1 утворюють лічильник, підраховує число ударів (імпульсів одновібратора DA3). Резистори R19-R21 і діоди VD6, VD7 - АЦП, напруга на виході якого (інвертуючому вході ОП DA1.2) залежить від стану тригерів, тобто від числа ударів. Конденсатор С11 забезпечує порівняно повільний перехід від одного рівня напруги до іншого.
При включенні живлення позитивний імпульс, сформований ланцюгом R13C9VD4, встановлює лічильник в початковий стан з високим логічним рівнем на висновки 1 і 13. Напруга на інвертуючому вході ОП DA1.2 максимально, так як резистори R19 і R20 з'єднані, по суті, паралельно через відкриті діоди VD6 і VD7. В цьому ж стані відкритий транзистор VT4, так як на його емітер - низький логічний рівень з інверсного виходу тригера DD1.2 (висновок 12), а через резистор R17 в ланцюзі бази тече струм. Про призначення цього транзистора буде сказано нижче.
Після першого бавовни обидва тригера змінює свій стан і напруга на інвертуючому вході ОП DA1.2 стане нульовим, так як діоди VD6 і VD7 будуть закриті Другий бавовна встановить високий рівень на виході тригера DD1.1, залишаючи стан тригера DD1.2 незмінним. Тепер діод VD6 відкритий, VD7 закритий, а вихідна напруга АЦП формує резистивний дільник R19R21. Третій бавовна змінить стан обох тригерів. Діод VD6 буде закритий, a VD7 відкритий. Вихідна напруга задасть дільник R20R21. І, нарешті, четвертий бавовна поверне пристрій у вихідний стан. Подальші удари призведуть до повторення того ж циклу.
Часові діаграми сигналів в характерних точках світлорегулятора зображені на рис. 2 На базу транзистора VT1 подано несглаженное пульсуюча напруга з анода діода VD3 (виходу випрямляча на діодному мосту VD2). В кінці кожного напівперіоду і на початку наступного цей транзистор деякий час закритий, a VT2 - відкритий і розряджає конденсатор С10. Після закривання транзистора VT2 конденсатор заряджається через резистор R14 і напруга на неінвертуючому вході (вивід 6) ОУ DA1.2 зростає майже лінійно.
(натисніть для збільшення)
ОУ DA1.2 (службовець в даному випадку компаратором) формує на виході (вивід 10) послідовність позитивних імпульсів, тривалість яких тим більше, чим менше напруга на інвертуючому вході (виведення 7) ОУ. Якщо воно дорівнює нулю, на виході ОУ - позитивне постійна напруга, а якщо перевищує амплітуду пилкоподібної на виведення 6, вихідна напруга ОУ близько до нуля, але не дорівнює йому із-за особливостей пристрою ОУ Щоб при низькому рівні напруги на виході ОУ DA1.2 транзистор VT3 був надійно закритий, передбачений стабілітрон VD5, "відсікати" надлишок напруги.
При певному поєднанні номіналів резисторів R19-R21 напруга на інвертуючому вході ОУ DA1.2 у вихідному стані регулятора може виявитися меншим амплітуди "пили", в результаті лампа EL1 не буде виключена повністю. Для виключення такої ситуації передбачено транзистор VT4, про який йшлося вище. Коли він відкритий, пікоподібне напруга обмежена на дуже низькому рівні. Діод VD8 усуває вплив транзистора VT4 на роботу генератора, коли на виводі 13 тригера DD1.2 встановлений високий логічний рівень.
В колекторних ланцюг транзистора VT3 включений випромінюючий діод оптрона U1. Якщо транзистор відкритий, відкритий і фотодинистор оптрона, замикає через діодний міст VD9 і резистор R22 ланцюг управлінь симістора VS1. Залежно від частки тривалості кожного напівперіоду, протягом якої симистор відкритий, змінюються ефективне значення надходить на лампу EL1 напруги і яскравості її світіння. Так як сімістор відкривається і в позитивних, і в негативних полупериодах, мерехтіння лампи непомітно і при зниженій яскравості.
Налагодження світлорегулятора починають з установки необхідної акустичної чутливості. Врахуйте, із збільшенням номіналу резистора R5 зростає не тільки чутливість, але і ймовірність помилкових спрацьовувань від сторонніх звуків. Рівні проміжних ступенів яскравості можна змінити на свій розсуд, підбираючи номінали резисторів R19 і R20. Збільшення ємності конденсатора С11 призводить до більш повільного зростання або спаду яскравості після чергового бавовни.
Друкована плата світлорегулятора і розташування елементів на ній зображені на рис. 3. Конденсатори С6 і С10 повинні бути плівковими серії К73-9 або К73-17. Керамічні конденсатори (К10-17 або імпортні) тут небажані із-за великого ТКЕ. Однак їх можна застосовувати в якості С1, С2, С4 і С8. Оксидні конденсатори - будь-які, підходящі за габаритами і робочій напрузі. Потужність резистор R18 і R22 не повинна бути менше зазначеної на схемі.
Стабілітрон КС133Г можна замінити іншим (наприклад, імпортних) з таким же або трохи меншою напругою і можливо меншим мінімальним струмом стабілізації. В як діода VD3 підійде будь-випрямний з допустимим прямим струмом не менше 0,3 А, замість інших - діоди серій КД510, КД521, КД522. Транзистори VT1-VT4 - будь-які структури п-p-n з допустимим струмом колектора не менше 100 мА і коефіцієнтом һ21Э більше 50. Мікросхему К140УД20 можна замінити на КР140УД20А, К561ТМ2 - на К1561ТМ2, а замість інтегрального стабілізатора КР142ЕН8Б застосувати КР1157ЕН12 (з будь-яким буквеним індексом), КР1170ЕН12 або імпортний з напругою стабілізації 12 В і допустимим струмом навантаження не менше 50 мА.
Електретний мікрофон ВМ1 можна замінити електродинамічних, в цьому випадку резистор R1 встановлювати не слід. Сімістор ТС112-10 можна замінити на КУ208В або КУ208Г. При загальній потужності ламп світильника більше 100 Вт симистор необхідно встановити на тепловідвід. Плавкі вставки FU1 вибирають із струмом спрацьовування, перевищує в 1,5...2 рази номінальний струм світильника.
Трансформатор Т1 - будь, що забезпечує напругу на вторинній обмотці 12... 16 В при струмі не менше 50 мА. При можливості вибору перевагу слід віддати трансформатору з мінімальним значенням струму холостого ходу первинної обмотки.
Описаний акустичний світлорегулятор неважко перетворити в сенсорний. Досить замінити мікрофон ВМ1 і резистор R1 металевою пластиною, з'єднаної з лівим (за схемою) висновком конденсатора С1. Регулятор буде спрацьовувати при торканні пластини рукою.
Автор: С. Бєляєв, р. Тамбов