Хлопковый выключатель: принцип работы, схема подключение и монтаж

Применение

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

Установки этого типа рекомендуется устанавливать только в тихих помещениях. К помещениям этого типа относятся спальни, кладовые, прачечные, подвалы. Нерационально устанавливать ватные приборы в помещениях, где много людей (офисы, жилые комнаты, производственные площади), так как посторонние шумы приводят к ложным реакциям приборов.

Наиболее распространенным местом для установки хлопкового выключателя является спальня. Очень удобно управлять освещением, не вставая с кровати. Хлопковые системы популярны в семьях с маленькими детьми, так как вам больше не нужно тянуться к выключателю, установленному наверху, чтобы включить или выключить свет.

Многие путают хлопок и акустические устройства. Акустический переключатель срабатывает от любого шума, а хлопковый — только от удара.

Принцип работы

Устройство работает за счет установленного в нем микроконтроллера. Контроллер позволяет включать и выключать свет одним касанием. Это устройство при желании можно использовать для управления другими бытовыми приборами (кондиционерами, вентиляторами и т.п.).

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

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

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

Виды звуковых выключателей

Акустические переключатели могут реагировать на голосовые команды и хлопки в ладоши

Существуют следующие типы акустических выключателей:

• Устройства, реагирующие на хлопок. Заранее запрограммировано, сколько 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 самые технологичные устройства, где 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 кусочек кремния с пластиковым покрытием и металлическими проводами, который ничего не делает без программного обеспечения. Использование в любом техническом оборудовании делает его умным и предполагает использование в системе «Умный дом».

Отличие от стандартного выключателя звука:

• уменьшено время отклика до 100 микросекунд;
• 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

Опто-акустический переключатель для скрытой проводки

Диммирование — это регулировка нагрузки, которую использует устройство. С помощью диммеров можно легко включить свет, отрегулировать яркость светодиодной лампы или лампы накаливания. Не относится к люминесцентным лампам. Диммерные блоки также можно использовать для регулировки температуры утюгов, паяльников, чайников и других бытовых приборов.

Для включения диммера требуется оптико-акустический переключатель. Принцип работы микросхемы следующий:

• сигнал в виде звука поступает на микрофон;
• звук преобразуется в импульс;
• импульс поступает на микроконтроллер, проходит через усилитель и заряжает конденсатор;
• достигается большой заряд, после чего компаратор переключается;
• ноль на выходе меняется на импульс;
• включается транзитный генератор, который посылает импульсы;
• открывается симистор, через который проходит мощность лампы;
• конденсатор теряет свой уровень напряжения;
• на симистор подается сигнал с нарастающим фазовым запаздыванием;
• свет загорается равномерно.

При правильном выборе всех классификаций компонентов лампа будет выключаться 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.

Льготы:

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

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

Диммеры не рекомендуются для радиоприемников, телевизоров и продуктов с переключаемым режимом, поскольку они вызывают помехи.

Технические характеристики

Для примера разберем характеристики стандартного устройства включения и выключения света хлопком.

Данные устройства:

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

В сети используется ряд светильников:

1. Лампы накаливания и галогенные источники света.
2. Энергосберегающие или люминесцентные лампы.
3. Светодиодные устройства.

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

Размер оборудования похож на спичечный коробок, то есть компактный. Это дает возможность устанавливать его возле светильников. Устройство фиксируется саморезами или двусторонним скотчем.

Плюсы и минусы

Главным преимуществом выключателя звука перед классическими является его простота и удобство использования. Пользователю не приходится думать о том, где установить выключатель.

Основные преимущества:

• работа с электроприборами или источниками света;
• возможность включать и выключать бытовой прибор или свет из любой точки помещения;
• нет лишних проводов;
• надежность и долговечность;
• тишина;
• безопасность.

Ошибка:

• Современные датчики способны распознавать звук, необходимый для его включения и выключения. Пользователь должен точно знать, на какой сигнал будет реагировать датчик.
• Зона чувствительности ограничена. В большом помещении нужно громко хлопнуть или приблизиться к датчику. При увеличении чувствительности сенсор может некорректно реагировать на подобные звуки.

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

Внешний вид платы

Мы можем использовать эту схему для различных приложений, таких как дискотека или автоматическое освещение шоу. 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).

ВНИМАТЕЛЬНО! 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 выполняет роль регулятора чувствительности. Определенный уровень сигнала, поступающего с микрофона, после усиления транзистором Q1 вызовет включение тринистора и лампы. Вот принципиальная схема цепи:

Составляющие детали

Стандартный акустический выключатель состоит из следующих частей, припаянных к печатной плате:

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

Плата помещена в прочный пластиковый корпус с замками.

Настройка акустического выключателя

Устройство сконфигурировано с двумя переменными резисторами. Я добился такой чувствительности, что выключатель не реагировал на музыку, речь и световой стук в дверь, но при этом отлично срабатывал на хлопки 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 больше, чем при обычном разговоре или музыке, поэтому усилитель можно настроить таким образом, чтобы он отфильтровывал другие источники звука, исключая таким образом ложное срабатывание устройства.

Теперь, надеюсь, вы убедились, что сделать акустический выключатель своими руками довольно 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 коллекции!

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. Это также добавит уюта в ваш дом.

Как выбрать

Перед покупкой необходимо заранее определиться, для каких целей будет приобретаться акустический выключатель. Устройства для домашнего использования, для гаража, подъезда или улицы бывают разные, так как в каждой среде свой уровень внешних шумов. Неправильный выбор приведет к тому, что устройство либо не сработает, либо будет реагировать на звук.

Хлопковые переключатели можно установить на 4 штуцерах. Например, один хлопок будет отвечать за включение света, два хлопка за вентилятор и так далее. Хлопки нужно делать подряд.

Для люстр с большим количеством ламп можно купить выключатель с несколькими кнопками. Такие приборы имеют несколько каналов, и их можно подключать к определенной группе источников света.

Выключатель звука — это удобное устройство для включения и выключения света или бытовой техники. Они могут реагировать на голосовые команды, похлопывания и другие заданные звуки. Такие устройства используются в системе «Умный дом», их можно установить и в обычной квартире.

 

Схема подключения и монтаж

Ниже приведена схема переключателя света с хлопком. Исходя из этого, вы можете подключить это устройство.

Имеющиеся на устройстве белые проводники подключаются к сети. Подключите нагрузку к черным проводам. Для соединения медных проводников нужны клеммы. Черные проводники подключены к лампочке. Эти устройства подключены параллельно.

Подача питания на коммутатор осуществляется через одноразовый выключатель. Если вам нужно выключить его, просто нажмите на переключатель.

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

Читайте также: Ввод электричества в дом: от столба к дому

Самостоятельное подключение

Двухканальный комплект управления освещением Zamel RZB-04

Оценить функции можно, подключив бесконтактный концевой выключатель на примере Zamel RZB-04. Комплектуется двухканальным приемником, двухканальным переключателем на 4 режима, монтажными кронштейнами. Устройство имеет 5 режимов работы:

• Включи. После нажатия кнопки в любом положении свет включается или выключается.
• Выключить. Возникает при нажатии клавиши.
• Моностабильность. Работает в кнопочном режиме. При отпускании свет гаснет.
• Бистабильность. Последовательное нажатие используется для включения/выключения света.
• Временный режим. Нажатие кнопки запускает устройство на короткое время.

Инструкция по подключению

Лучшее место для установки прибора – прихожая (коридор, холл), кухня или спальня.

Схема подключения зависит от количества каналов. Одноканальная подключается разрывом фазного кабеля, соединенного с якорем, и набрасыванием жилы на клеммы Lin и Lout. Мультиканалы устанавливаются так:

1. Блок питания обесточивается и проверяется напряжение индикаторной отверткой.
2. Старый механизм переключения был удален.
3. Напряжение подается, но на переключатель подается только фаза. Он должен быть постоянным, для чего его подключают к одному из проводников с клеммниками.
4. Фаза перекидывается на разъем L, не пропуская провод через приборы.
5. Ноль подключается к контакту N с помощью провода от распределительного щита.
6. Клемму OUT1 лучше соединить фазным проводом, направленным на один или несколько источников света. Нейтраль берется из коробки или ресивера.
7. Одна фаза подключается к разъему OUT2, который идет на другую группу или источник света. Нейтраль берется от щита или приемника.
8. Передатчик импульсов накинут на разъем INT1 и посылает короткие сигналы. Он обеспечит управление с пульта или стационарного выключателя.
9. Импульсный выключатель подключается к разъему INT2 по схеме, указанной в предыдущем пункте.

На последнем этапе подключается коммутатор и подается питание.

Технология настройки и перепрограммирования

Программирование режимов

Во-первых, необходимо выбрать режим работы системы. По умолчанию это стандартная функция перемещения беспроводной сети вверх для включения и вниз для отключения. Чтобы перепрограммировать:

1. С помощью отвертки нажмите кнопку PROG на блоке №2 и удерживайте ее, пока не загорится красная лампочка.
2. Дублируйте действие над кнопкой радиопереключателя. Подождите, пока не загорится красный свет.
3. Нажимайте на нижнюю часть, пока не загорится диод.

Остальные действия выполняются по аналогичному алгоритму со вторым ключом.

Установка переключателя

Самый простой способ — прикрепить выключатель к стене с помощью скотча

В комплектацию входит двухсторонний скотч или дюбели с саморезами. При работе с лентой исключается использование инструментов и облегчается регулировка положения устройства. Лента разрезается на 4 части, которые приклеиваются к устройству.

После установки устанавливается пилотная лампа и проверяется система. Вам нужно переместить кнопку в верхнее, а затем в нижнее положение. Световой индикатор указывает на начало.

Местом установки могут быть дверцы шкафа, сейфа, перегородка из гипсокартона. На двери выключатель можно установить на уровне вытянутой руки ребенка. Изголовье, стена и пол создадут дополнительный уют.

Голосовое реле

Предлагаю простую акустическую машину для включения различных исполнительных механизмов.

Суть схемы (рис. 1) заключается в следующем. При определенном уровне акустических помех вблизи высокочувствительного сенсорного микрофона ВМ1, пороговый уровень которого задается подстроечным резистором R1, сигнал, усиленный операционным усилителем DA1, поступает на транзисторный ключ VT1-VT2, подающий питание на реле К1.

Реле с контактами (на схеме не показаны) замыкает цепь питания нагрузки. После прекращения шума нагрузка отключается.

Рис. 1. Принципиальная схема акустической машины

Этот метод используется в микродиктофонах, которые автоматически включают режим записи при наличии звукового сигнала. Эту схему я использую для автоматического включения домофона УЗЧ.

Такое расположение хорошо послужит в автоматическом освещении. Затем ее следует дополнить завершающей ступенью с задержкой выключения 3…4 мин. Если установить такой автомат, например, в прихожей, то свет будет включаться автоматически при малейшем звуке (открывание двери или голос) и гаснуть через несколько минут полной тишины.

В исходном состоянии оба входа микросхемы DA1 находятся в равновесном состоянии, и на базу транзистора VT1 подается очень слабый сигнал, порядка нескольких милливольт, которого недостаточно для открытия транзистора.

При воздействии звука на микрофон на вход 2 ОУ подается переменное напряжение. Умноженный усиленный сигнал с вывода 6 на ОУ, еще усиленный транзистором VT1, поступает на электронный ключ на транзисторе VT2, который в свою очередь переключает исполнительное устройство — реле К1.

От номиналов С5 и R2 зависит задержка выключения реле при исчезновении звукового эффекта на микрофоне. Если задержка не нужна, эти элементы исключаются из схемы. Если требуется более длительная задержка отключения, следует увеличить значение C5. При номиналах, указанных на схеме, задержка выключения при питании схемы от сети 12 В составит 1 мин ± 10 %.

Если емкость конденсатора С5 увеличить до 2000 мкФ, то задержка выключения при том же напряжении питания увеличится до 10 минут. В последнем случае, однако, теряется точность времени воздействия и возрастает зависимость от длительности первого воздействия звуковых колебаний на микрофон.

Диод VD1 служит для устранения дребезга контактов реле К1. К1 — маломощное реле типа РЭС10, РЭС15 на рабочее напряжение 9…11 В. Для коммутации мощных цепей нагрузки с высоким напряжением питания необходимо соблюдать меры безопасности и использовать реле с подходящим допустимый ток через контакты.

Микрофон БМ1 представляет собой капсюль ДЭМШ или аналогичный с сопротивлением обмотки 200…250 Ом и выше. Хорошие результаты достигаются при использовании в качестве микрофона электретного капсюля МКЭ различных модификаций (ранее использовавшегося в качестве встроенного микрофона в кассетных магнитофонах).

Для устранения помех и других помех микрофон необходимо подключить к устройству коротким экранированным кабелем длиной не более 20 см.

В качестве VT2 можно использовать кремниевые транзисторы средней мощности КТ603, КТ630 или их аналоги со всеми буквенными индексами. В качестве ВТ1 подойдет КТ361 с любым буквенным индексом.

Грамотно собранный из ремонтопригодных деталей, прибор практически не требует настройки. Нужно только подобрать порог срабатывания устройства подстроечным резистором R1.

Важные характеристики для выбора

Перед выбором выносного выключателя следует определить количество групп светильников, обслуживаемых устройством; Вы можете выбрать от 1 до 8 каналов.

Низкое энергопотребление кнопочных и сенсорных радиовыключателей в дежурном режиме 10% — 30% обеспечивает длительную работу передатчика без замены батареи в течение 2-7 лет.

Также необходимо просуммировать подключаемую мощность источников света и подобрать изделие с оптимальным значением коммутируемой мощности нагрузки в диапазоне 0,2–5,0 кВт. Следует помнить, что ИК «пульты» работают в пределах прямой видимости приемника, а радиоволны способны огибать препятствия и проникать сквозь стены и потолки здания.

Не стоит «гнаться» за передатчиком с максимально допустимой излучаемой мощностью 10 мВт и зоной покрытия 100 м, так как в частном доме достаточно дальности 25-30 м.

Испытания

Перед включением устройства следует настроить его на исключение ложных срабатываний на посторонние звуки. Например, хлопковый прибор не должен реагировать на удары молотка, звук мытья посуды, звонок телефона или включение перфоратора.

Настройки сделаны экспериментальным путем. Устройство считается настроенным, когда оно реагирует только на рикошеты.

Производители

Наиболее известными моделями, представленными на российском рынке, являются Ecolight и Claps. Рассмотрим их наиболее важные характеристики.

Выключатель «Экосвет»

Блок Ecolight предназначен для работы с лампочками на 220 вольт.

Основные параметры устройства:

• нагрузка — 300 Вт;
• рассеивание 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 лап. Устройство не рекомендуется устанавливать в шумных помещениях. Несмотря на то, что Ecolight настроен на аплодисменты, возможны ложные срабатывания.

На рисунке выше показана схема подключения агрегата. «Эколайт» подключается к обычному выключателю для обеспечения возможности отключения цепи и прекращения работы.

Выключатель «Claps»

Данная модель является одной из последних разработок, где звуковой сигнал обрабатывается усовершенствованным микропроцессором. Устройство реагирует только на хлопки, поэтому игнорирует ложную информацию. Обязательным условием выпуска является определенное качество передачи звуков, когда хлопки должны идти подряд.

В одной комнате может быть один или несколько выключателей. Каждый из них будет настроен на определенное количество хлопков. Для этого нужно поставить перемычку на плате в нужное положение.

В результате появляется возможность управлять несколькими не связанными друг с другом устройствами, такими как кондиционер и лампа, телевизор и магнитофон. «Хлопки» компактны (как спичечный коробок) и могут монтироваться в любом месте, в том числе и в розетке.

Клаппер стоит дороже Эколайта (2450 рублей против 350), но и надежность выше. «Хлопки» будут работать с люминесцентными лампами даже при равномерном включении нагрузки («Эколайт» на это не способен).

Изготовление выключателя своими руками

Вы можете сделать узел из хлопка самостоятельно.

Для этого требуется 3 платы:

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

Кроме того, 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 необходимо сразу создать прошивку контроллера. Изменив некоторые настройки и переписав устройство, есть возможность тонко настроить звуковое реле под собственные нужды.

На схеме видно, что контроллер имеет 4 провода. Пара из них идет на питание, желтый провод направлен на управление силовым реле (пин 13), а зеленый провод — это управляющий провод от микрофона, подключенного к контроллеру А0.

Микрофон конденсаторного типа можно заменить электретным микрофоном, в котором электретная пластина используется в качестве неподвижной пластины конденсатора и источника постоянного напряжения. Отличительным свойством материала является способность сохранять поверхностный заряд в течение длительных промежутков времени.

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

При замене индикатора AnalogRead определяется пороговая чувствительность. Максимальное значение равно 1024. Если вы измените значение Delay, время выполнения скетча будет скорректировано. 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.