При користуванні побутовими електроприладами (наприклад, електричним світильником), виникає незручність: ви хочете спокійно заснути, але доводиться вставати, підходити до розетки та виймати з неї вилку. Пропоноване електронний пристрій дозволяє управляти (включати в роботу або вимикати) різними побутовими приладами на відстані просто вимовними звуками. Досить сказати певне слово і будь ласка: заробив (або замовк) радіоприймач або телевізор; загорівся (або потух) електричний світильник або ялинкова гірлянда.
Пристрій складається з пульта і трьох перемикачів. Для управління використовуються три командних слова: "світло" - для включення світильника, "колір" - для включення ялинкової гірлянди, і "звук" - щоб запрацював радіоприймач.
Схема пульта, що містить блок фільтрів, в яких відбувається аналіз частоти і амплітуди звукового сигналу (сказаного слова), зображена на малюнку 1.
Рис. 1. Принципова електрична схема пульта управління побутовими приладами голосом (натисніть для збільшення)
Результати аналізу передаються в схему пам'яті для порівняння з командними словами. При їх збігу зі схеми пам'яті видаються сигнали управління для вмикання або вимикання світильника, ялинкової гірлянди або радіоприймача.
Мовний сигнал з мікрофона ВМ1 надходить на бази транзисторів VT1, VT11, VT22 і VT25 блоку фільтрів. На транзисторах VT2, VT3, VT4 зібраний фільтр вищих частот, що виділяє з мовного сигналу шиплячі звуки "с, ц, з", які фільтруються високочастотним фільтром, проходячи по ланцюгу С1 - VT2 - VT3 - R6 - VT4. Додатково сигнал звуків "с, ц, з" фільтрується ланцюгом на транзисторах VT5 і VT6, конденсаторі С2, резистора R8 - R11. Отримане постійна напруга, рівне за рівнем сигналу звуку "з", пропускає ланцюг R12 - СЗ - R13. Сигнал звуків "с, ц, з" з їх рівнем напруги проходить по ланцюги R32 - С5 - R34. Цей же сигнал звуків "с, ц, з" через резистор R33 відкриває транзистор VT15. Надійшов через діод VD2 на базу транзистора VT7 мовний сигнал звуку "з" відкриває його, а транзистор VT8 при цьому закривається. Утворюється на колекторі VT8 напруга заряджає конденсатор С4. Заряджений конденсатор підтримує у відкритому стані транзистор VT7, а транзистор VT8 при цьому залишається закритим. Сигнал звуку "з", що надійшов на базу транзистора VТ7, запам'ятовується логічним елементом, зібраним на транзисторах VТ7 і VТ8, резистора R14 - R17, конденсаторі С4 схеми пам'яті. Сигнал високого рівня з колектора транзистора \/Т8 проходить подвійну лінію затримки, зібрану на транзисторах \/Т9 і VТ 10, резистора R18 - R22, конденсатор С6, діоді VD1 і транзисторах VТ19 і VТ21, резистора R23, R67, R69, R70, R72, конденсатор С12, діоді VD9 і через діод VD4 надходить на базу транзистора VТ8, відкриваючи його. При цьому транзистор VТ7 закривається. Напруга на його колекторі буде дорівнює нулю. Не буде і сигналу запам'ятовування звуку "з".
При надходженні через діод VD3 сигналу звуків "ц" або "з" на базу VТ16 транзистор відкривається, а VТ17 закривається. Даний логічний елемент схеми пам'яті (транзистори VT16, VT17) запам'ятовує сигнал звуку "ц" або "з" на час проходження напруги високого рівня з колектора транзистора VТ17 через лінію затримки на транзисторах VТ18 і VТ20, резисторах R39 - R43, конденсатор С7, діод VD5. Через діод VD6 напруга високого рівня, вступаючи на базу транзистора VТ17, відкриває його. При цьому транзистор VТ 16 закриється. Напруга на колекторі транзистора VТ17 буде дорівнює нулю. Не буде і сигналу запам'ятовування звуку "ц" або "з".
У момент часу, коли напруга на колекторі транзистора VТ8 буде високого рівня, тут присутній сигнал звуку "з", який, проходячи через резистор R97 на базу транзистора VТ46, відкриє його. Далі, напруга високого рівня з колектора транзистора VТ17 через резистор R105 відкриває транзистор VТ51, який, в свою чергу, блокує відкриття транзистора VТ49, не даючи надійти через резистор R101 напрузі високого рівня з колектора транзистора VТ33. Одночасно напруга високого рівня з колектора транзистора VT17 через резистори R81 і R109 надходить на бази транзисторів VТ39 і VТ53, відкриваючи їх. Колектори VТ39 і VТ53 пов'язані з емітером транзисторів VТ38 і VТ52, що, в свою чергу, дає можливість відкрити ці транзистори при вступі на їх бази високої напруги рівня.
Функції першого фільтра нижніх частот виконують транзистори VТ12 - VT14, резистори R25 - R31, конденсатори С8 і С9 Звукові сигнали проходять через даний фільтр. Відкритий транзистор VT15 перешкоджає проходженню шиплячих звуків у мовному сигналі з колектора транзистора VT14, звідки низькочастотний сигнал надходить через резистор R76 на базу транзистора VT36, відкриваючи його. При цьому транзистор VT37 закриється. Утворюється висока напруга з колектора транзистора VT37 через конденсатор С20 (згладжує пульсації високої напруги), резистор R85 надходить на базу транзистора VT40, відкриваючи його. Напруга на дільнику напруги, що складається з резисторів R84 і R89, стане рівним нулю через діод VD10 і відкритий транзистор VT40.
Пройшовши через перший фільтр, мовний сигнал слова "звук" надходить у вигляді звуку "вук" через резистор R107 на конденсатор С25, що виділяється напруга якого, проходячи через резистор R108 і діод VD14, відкриває транзистор VT52 схеми пам'яті. Транзистор VT53, що стоїть в колі емітера транзистора VT52, також відкрито, так як на його базі присутня напруга сигналу запам'ятовування звуку "з", що приходить з колектора транзистора VT17 через резистор R109. При цьому закривається транзистор VT54, а напруга високого рівня з його колектора через резистор R115 відкриває транзистор VT56. При настання паузи (слово вимовлено) відкривається транзистор VT55, так як в ланцюги резисторів дільника напруги R84, R89 транзистор закриється і VT40 напруга високого рівня через резистор R114 відкриє транзистор VT55. Тоді транзистор VT57 закриється і утворюється високій рівень напруги на його колекторі через резистор R123 надійде на базу транзистора VТ61, відкриваючи його. Транзистор VТ62 також відкритий. Транзистор закриється VТ63, і утворився високий рівень напруги на його колекторі надійде на вихід 12 пульта управління.
Другий низькочастотний фільтр містить транзистори VТ25, VТ27, VТ29, резистори R50, R52, R54, R55, конденсатор С15.
Вищі частотні складові звукового сигналу проходять через фільтр ланцюги С13 - VТ23 - R47 - С14 - VТ24 - Н49 - VТ26 - R5З, вступаючи на базу транзистора VТ28, відкриваючи його і перешкоджаючи проходженню з колектора транзистора VТ25 шиплячих звуків мовного сигналу.
в результаті цього мовний сигнал з колектора транзистора проходить VT25 далі по ланцюгу С15 - VT27 - R54 - VT29 - R56 - С16 - VT30 - R58 - VT31, де утворюється напруга на колекторі транзистора VT31 надходить через резистор R77 на конденсатор С24, рівень напруги на якому відповідає сигналу звуку "вет" в слові "світ" або "колір". Напруга, що виділяється на конденсаторі С24 через резистор R80, діод VD12, відкриває транзистор VT38 схеми пам'яті. Стоїть в його емітерної ланцюга транзистор VT39 також відкритий, так як на його базу надходить напруга високого рівня сигналу запам'ятовування звуку "ц" або "с" з колектора транзистора VT17 через резистор R81. При цьому транзистор VT41 закриється. Високий рівень напруги, що утворився на його колекторі, через резистор R90 відкриє транзистор VТ43. Стоїть в ланцюзі його колектора транзистор VТ42 при паузі, коли слово вимовлено, також буде відкрито. Закриється при цьому транзистор VТ44. Напруга високого рівня з його колектора через резистор R95 відкриє транзистор VТ58, в емітерної ланцюга якого варто транзистор VТ59, який відкритий високим рівнем напруги на його базу з дільника напруги на резисторах R120 иR121. Відповідно цього буде закритий транзистор VТ60, а що утворився високий рівень напруга на його колекторі надійде на вихід 9 пульта управління. Таким чином, на виході 9 пульта керування з'явиться сигнал команди управління слова "колір".
Якщо буде вимовлено слово "світло", то сигнал звуку "з" з колектора транзистора VТ8 через резистор R97 своїм високим рівнем напруги відкриє транзистор VТ46, тоді напруга на дільнику з резисторів R120, R121 стане рівним нулю. В результаті цього транзистор закриється і відкриється VТ59 транзистор VТ60. На його колекторі з'явиться низький рівень напруги. Сигналу керування на виході 9 пульта не буде. Колектор відкритого транзистора VТ46, пов'язаний через діод VD13 з емітером транзистора VТ45, забезпечує проходження через нього сигналу з резистора R95 через перехід "база, емітер та його відкриття". При цьому транзистор VТ47 закриється, на його колекторі з'являється високий рівень напруги, що надходить на вихід 6 пульта управління, що відповідає команді керування слова "світло".
При проголошенні слова, закінчення якого прозвучить слово "світло" або будь-яка злиту мова зі словами "світло", "колір" і "звук", на колекторі транзистора VТЗЗ з'являється високий рівень напруги, який проходить через резистор R101 на базу транзистора VТ49, відкриваючи його, що, в свою чергу, перешкоджає появі високого рівня напруги на колекторі транзистора VТ17 схеми пам'яті і, як наслідок, відсутності високого рівня напруги на виходах 6, 9, 12, що відповідало б командам управління слів "світло", "колір", "звук". Тут першим з'являється високий рівень напруги на колекторі транзистора VТ 17, який через резистор R105 відкриває транзистор VТ51, колектор якого сполучений з колектором транзистора VТЗЗ, тим самим не даючи можливості появи високого рівня напруга на його колекторі і відкриття транзистора VТ49. Високий рівень напруги, що утворюється на колекторі транзистора VТ41 при вступі слів "світло" або "колір" через резистор R128, відкриває транзистор VТ64, а утворюється на його колекторі низький рівень напруги через резистор R129 закриває транзистор VТ62, колектор якого з'єднаний з емітером транзистора VТ61. В результаті цього транзистор VТ63 відкриється і на його колекторі буде присутній низький рівень напруги. Це не дозволяє з'явитися на виході 12 пульта сигналів управління командних слів "світло" або "колір". Всі три вимовлені послідовно команди надходять кожна на свій вихід.
У пульті використаний мікрофон "Шерех-5". Креслення друкованої плати пульта управління розмірами 180x155 мм показаний на малюнку 2.
Рис. 2. Топологія друкованої плати пульта управління (позначення бази, колектора і емітера транзисторів - латинськими літерами В, С та Е відповідно) (натисніть для збільшення)
Сигнали управління з виходів 6, 9, 12 пульта надходять на входи перемикачів. Всі перемикачі по влаштуванню однакові, так що досить розглянути роботу одного з них.
Перемикач (рис. 3) дозволяє включати або вимикати різні пристрої при подачі на його вхід керуючого сигналу.
Рис. 3. Принципова електрична схема і топологія друкованої плати перемикача (позначення бази, колектора і емітера транзисторів - латинськими літерами В, С і Е відповідно) (натисніть для збільшення)
Пристрій працює наступним чином. Напруга живлення +12В подається на вхід 4 з пульта управління, на перший перемикач - з виходу 5, на другий перемикач - з виходу 8, на третій перемикач - з виходу 11. Мінусовий вхід 6 з'єднаний у першого перемикача з виходом 7 пульта, а вихід 10 пульта - з мінусом другого перемикача і вихід 13 - з мінусом третьої перемикача. На вхід 5 надходить сигнал управління (напруга високого рівня), який проходить через резистор R1 і резистор R2, діод VD1 на базу транзистори VT1, відкриваючи його, при цьому транзистор VT2 закривається. Утворюється на його колекторі напруга заряджає конденсатор С1, який через резистор R9 підтримує у відкритому стані транзистор VT1, а транзистор VT2 у результаті цього залишається в закритому стані.
Надійшов на вхід 5 сигнал керування транзисторами VT1 і VT2 запам'ятовується. Тепер напруга високого рівня з колектора транзистора VT2 надійде через резистор R7 на базу транзистора VT3, відкриваючи його, і транзистор відкриється VT4, який включить реле К1. Замкнуться контакти, і включиться виконавчий пристрій. Одночасно з цим напруга високого рівня з колектора транзистора VT2 надійде через резистор R10, конденсатор С2, резистор R14 з затримкою на базу транзистора VT5, відкриваючи його, а транзистор VT6 закриється. Черговий сигнал керування, що надійшов на вхід 5, проходить через резистор R2, діод VD2 на колектор відкритого транзистора VT5, а також даний сигнал проходить через резистори R1 і R5 на базу транзистора VT2, відкриваючи його. Через відкритий транзистор VT2 розряджається конденсатор С1. Закриються транзистори VT3 і VT4. Вимикається реле К1 і виконавче пристрій.
При черговому надходженні сигналу управління спрацює реле К1, замкнуться його контакти 3, 2 і включиться виконавчий пристрій. Наступний сигнал управління через реле К1 вимкне виконавче пристрій і Т. Д.
У пристрої використано реле К1 типу FRS10С-03. Реле 12В: 3A/125V. Конденсатори С1, С2 - електролітичні. Резистори - типу МЛТ на 0,125 Вт. Топологія друкованої плати розмірами 75x30 мм зображена на малюнку 3.