Elektronika domowa 1/2001 33 Włącznik dxwiękowy Zdalne sterowanie ma doSć długą historię. Pierwsze piloty zdalnego sterowania posiadały przewód łączący je z urządzeniem sterowanym. Tego typu rozwiązania można spotkać nawet dziS na budowach lub w zakładach przemysłowych, co wcale nie Swiadczy o zacofaniu techno- logicznym tych urządzeń. Drugim etapem pilotyzacji sprzętu, już bez- przewodowym było sterowanie przy pomocy ultradxwięków. Piloty ultradxwiękowe wydawały charakterystyczny cichy stukot wynikający z przesyłanych z częstotliwoScią akustyczną paczek impulsów ultra- dxwiękowych. Kolejnym etapem rozwoju technik było zastosowanie w pilotach podczerwieni, które króluje do dziS. Artykuł cofa nas nieco w czasie do ery sterowania akustycznego. Wielka zaletą układu jest to że nie trzeba budować pilota , mogą nim być nasze usta. Wystarczy tylko zbudować doSć prosty odbiornik. Zdalne sterowanie sprzętem po- Nieco inaczej wygląda kodowa- tło. Reakcję na gwizd wybrano ze wszechnego użytku tak naprawdę zaczę- nie informacji w pilotach wykorzystu- względu na dużą odpornoSć na aku- ło się z chwilą wprowadzenia na przeło- jących podczerwień. Stosowana tu jest styczne sygnały zakłócające. Drugim mie lat szeSćdziesiątych i siedemdziesią- podwójna modulacja. Falą noSną jest czynnikiem przemawiającym za takim tych ubiegłego wieku (jak to staro wiązka Swiatła podczerwonego zmodu- rozwiązaniem była łatwoSć w realizacji brzmi) pilotów ultradxwiękowych. W sy- lowanego przebiegiem o częstotliwoSci układu elektronicznego. stemach tych jako noSnik informacji wy- 3040 kHz. Z kolei ten przebieg podle- Dlaczego gwizdanie? Odpowiedx korzystano akustyczną falę ultradxwięko- ga modulacji impulsowej, która niesie jest prosta po obejrzeniu sygnału gwi- wą. Urządzenia te były oparte na zasa- informację użyteczną. Proszę zwrócić zdania na ekranie oscyloskopu. Okazuje dzie pracy wieloczęstotliwoSciowej, co uwagę, że w przypadku sygnałów radio- się, że jest to prawie idealna sinusoida. oznacza, że każdemu rozkazowi była wych i telewizyjnych występuje jedna Oznacza to, iż prawie cała energia aku- przyporządkowana okreSlona częstotli- modulacja elektromagnetycznej fali no- styczna sygnału skupiona jest na jednej woSć fali. Układy pilotów ultradxwięko- Snej, na którą nałożona jest przekazy- częstotliwoSci. Natomiast inne dxwięki: wych pracowały na częstotliwoSciach wana informacja. Przy stacjach radio- hałasy, głoSna rozmowa posiadają znacz- z zakresu 3040 kHz. wych UKF elektromagnetyczna fala no- nie szersze widmo sygnału. Mimo, że ja- W końcu lat siedemdziesiątych na Sna ma częstotliwoSć z przedziału kiS dxwięk wydaje się głoSny wycięta naszym rynku pojawiły się produkowane 88108 MHz, która jest bezpoSrednio częSć widma tego sygnału z reguły nie na Dalekim Wschodzie akustyczne bre- modulowana sygnałem akustycznym. posiada zbyt dużej amplitudy. Dzięki te- loczki do kluczy, reagujące na gwizdanie. Rwiatło podczerwone jest także falą mu faktowi na wejSciu układu wystarczy Było to bardzo wygodne urządzenie. Gdy elektromagnetyczną, którą niestety jest zbudować odpowiednio selektywny filtr klucze zapodziały się gdzieS, wystarczyło bardzo ciężko wzmocnić. W odbiorniku pasmowy, który będzie wyłapywał gwi- tylko zagwizdać a breloczek odpowiadał podczerwieni stosowane są elementy re- zdanie które powinno mieć odpowie- ćwierkaniem , co pozwalało zoriento- agujące na Swiatło podczerwone pół- dnią częstotliwoSć. Pozostałe zaS dxwięki wać się gdzie te nieszczęsne klucze leżą. przewodnikowe diody odbiorcze. Ukła- będą skutecznie tłumione. Innym przykładem zastosowania fal dy odbiorcze nie wzmacniają samej fali Jako częstotliwoSć na którą reaguje dxwiękowych był bodajże francuski film noSnej (czyli Swiatła). Wzmocnieniu ule- układ wybrano tu 800 Hz. Jest to ton le- także z tamtych lat. W jednej ze scen ga tylko sama fala modulująca nałożona żący nieco poniżej głównego widma mo- główny bohater wielokrotnie policzkuje na strumień Swiatła o częstotliwoSci wy ludzkiej, czyli przypadająca na tą towarzyszącą mu partnerkę. W rytm su- 3040 kHz, z której poprzez detekcję częstotliwoSć energia jest stosunkowo chych odgłosów uderzeń w pokoju zapa- otrzymuje się informację użyteczną. Jako mała. Ten ton także jest łatwo zagwi- la się i gaSnie Swiatło. Był to niezamie- ciekawostkę można podać fakt, że do zdać. Dla osób mających problemy rzony efekt działania akustycznego wzmacniania samej wiązki Swietlnej sto- z gwizdaniem (nie ma potrzeby gwizda- włącznika Swiatła. sowane są fotopowielacze, ale to już nia na palcach) podano kilka wariantów Wszystkie opisane powyżej urządze- odrębna historia. filtru pasmowego. nia działały bez modulacji fali akustycz- W opisywanym urządzeniu do nej. W pierwszym z nich informacja by- włączania Swiatła wykorzystano fale Opis układu ła przekazywana za poSrednictwem czę- akustyczną. Urządzenie stanowi mie- stotliwoSci, innej dla każdego z kanałów. szankę opisanego breloczka i włącznika Na wejSciu włącznika akustycznego W drugim i trzecim urządzeniu odbiera- reagującego na klaskanie. Układ co znajduje się tani mikrofon pojemnoScio- no tylko głoSnoSć sygnału o okreSlonej prawda nie odpowiada dxwiękowo na wy zintegrowany ze wzmacniaczem. częstotliwoSci. gwizdanie, ale za to zapala i gasi Swia- WiększoSć tego typu mikrofonów cha- Włącznik dxwiękowy 34 1/2001 rakteryzuje się czułoScią ok. 10 mV/Pa dzony jest do prostownika półokresowe- WyjScie Q przerzutnika D US3A ste- i pasmem częstotliwoSci 100 Hz do go składającego się z diody D1 i konden- ruje bezpoSrednio diodą LED znajdującą 10 kHz. Dlatego też za mikrofonem satora C5. Bez sygnału wejSciowego na się w optotriaku. Zapalenie się diody po- umieszczono wzmacniacz operacyjny kondensatorze C5 występuje napięcie woduje wyzwolenie optotriaka co z kolei US1A. Wzmocnienie wzmacniacza może równe połowie napięcia zasilającego. Jest pociąga za sobą włączenie triaka Ty1, być regulowane przy pomocy potencjo- ono doprowadzane przez rezystor R10. który zapala żarówkę. Optotriak zapew- metru w zakresie od 5 V/V do 47 V/V. Przy obecnoSci sy- Za wzmacniaczem znajduje się ak- gnału na wejSciu tywny filtr pasmowy. Zrealizowano go włącznika akustycz- na wzmacniaczu operacyjnym US1B. Jest nego na kondensato- to filtr kwadratowy, który charakteryzu- rze C5 pojawia się je się dużą dobrocią (selektywnoScią) napięcie proporcjo- i stabilnoScią. Charakterystyka filtru jest nalne do amplitudy symetryczna względem częstotliwoSci sygnału wejSciowego. Srodkowej (rys. 2). Filtry tego typu, Za prostownikiem w których zastosowano pojedynczy umieszczono kompa- wzmacniacz operacyjny nie wymagają rator US2A. Do wej- elementów o małej tolerancji pod wa- Scia nieodwracające- runkiem, że dobroć i wzmocnienie dla go komparatora do- częstotliwoSci Srodkowej nie przekracza- prowadzono napięcie ją wartoSci: Q 10 i Au 10 V/V. Tak też referencyjne z dzielni- postąpiono w opisywanym filtrze. Je- ka R11, R12, nieco szcze jedną zaletą filtru kwadratowego większe od połowy jest to, że stosuje się w nim dwa iden- napięcia zasilającego. tyczne kondensatory. Natomiast do wejS- Jak już wczeSniej wspomniano oso- cia nieodwracającego by które mają trudnoSci z gwizdaniem doprowadzone zosta- mogą wykonać filtr o innej częstotliwo- ło napięcie z prostow- Sci Srodkowej. WartoSci elementów dla nika. Przy braku sy- różnych wersji filtru podano w Tabeli 1. gnału na wejSciu wyj- Scie komparatora Tabela 1 WartoSci elementów filtru pasmo- wego dla różnych częstotliwoSci US2A jest w stanie ni- Srodkowych, Au=20 dB, Q=10 skim. Gdy na wejSciu pojawi się sygnał Często- R6 R5 R7 C2, C3 o odpowiednio dużej tliwoSć amplitudzie kompa- [Hz] [kW] [W] [kW] [nF] rator zmienia stan na 700 4,7 240 100 47 przeciwny. 800 4,3 220 82 47 Narastające zbocze 900 3,6 200 75 47 sygnału na wyjSciu 1000 3,3 180 68 47 komparatora powodu- 1100 3,0 160 62 47 je zmianę stanu prze- 1200 3,9 200 82 33 rzutnika typu D US3A. 1300 3,6 200 75 33 Przerzutnik ten pracu- 1400 3,3 180 68 33 je w układzie dzielni- ka przez dwa. Tak że Oba wzmacniacze operacyjne każde kolejne dodat- US1A i US1B polaryzowane są przez re- nie zbocze z wyjScia zystory R2 i R8 z pomocniczego xródła komparatora zmie- napięcia o wartoSci równej połowie na- nia stan przerzutnika pięcia zasilania. Rozwiązanie takie upra- na przeciwny. Drugi szcza zasilacz sieciowy, nie jest jednak przerzutnik D zawarty polecane w układach o wysokiej czułoSci w układzie US3B nie i dokładnoSci. Włącznik dxwiękowy na jest wykorzystywany. szczęScie nie należy do tej kategorii Jego wszystkie wej- i można stosować w nim pojedyncze na- Scia są połączone pięcie zasilające. z plusem zasilania, co Wzmocniony i wydzieliny przez filtr zapobiega fałszywym sygnał który odebrał mikrofon doprowa- przerzutom. Rys. 1 Schemat ideowy akustycznego włącznika oSwietlenia 220V AC Ż A2 +12V 8 10 BT R US3B CD4013 C Q R15 136-600V R16 470W GA1 120W 4 5 V2 6 14 4 7 R MOC3043 US3A DQ D Q C Q 5 S 1 9 S 13 3 2 11 12 1 3 26 R14 1,5k 1 R13 220k 8 4 7 US2A 3 2 22k R12 US2B 5 R11 C5 18k* 1mF 22k R17 TL082 +12V R9 R10 C4 D1 100k 22k 2,2mF 1N4148 7 +12V C9 C6 R18 6 22mF 4,7mF 22k US1B 6 5 R7 82k LM US4 78L12 C3 47n R6 R8 47n R5 4,3k 220W 100k 1 TL082 C2 C7 C8 47n 220mF 8 4 PR1 GB008 US1A R4 P1 10k 100k 3 2 TR1 TS2/028 R2 R3 C1 100k 2,4k 100n B1 100mA R1 10k M 220V AC Włącznik dxwiękowy 1/2001 35 identyczne z napięciem wejSciowym za- [dB] danym przez dzielnik R17, R18. +20 Montaż i uruchomienie +10 Układ wraz z transformatorem sie- ciowym mieSci się na płytce drukowanej. 0 Ze względu na to, że do płytki doprowa- dzone zostało napięcie sieci należy 10 szczególnie starannie zamontować ele- menty pracujące pod napięciem 220 V. 20 Triak Ty1 można wyposażyć w niewielki radiator wykonany z blaszki aluminio- wej. W takim przypadku wskazane jest [Hz] 30 10 100 1k 10k 100k nasunąć na nóżki triaka rurkę izolacyjną aby, żadna z nóżek nie mogła zetknąć się Rys. 2 Charakterystyka kwadratowego filtru pasmowego o dobroci Q=10 z radiatorem. Jeżeli obciążeniem włącz- i wzmocnieniu częstotliwoSci Srodkowej 10 V/V nika będzie żarówka o mocy nie przekra- nia konieczną w takich przypadkach se- gnetycznego. Optotriak włączany w ze- czającej 100 W radiator jest zbędny. parację galwaniczną pomiędzy układem rze napięcia sieci automatycznie zapew- Po zamontowaniu wszystkich ele- elektronicznym włącznika a obwodem nia synchronizację włączania żarówki mentów koniecznie należy sprawdzić triaka który znajduje się pod pełnym na- z siecią. Żarówka zapala się gdy napięcie poprawnoSć montażu i jakoSć lutów. Na- pięciem sieci energetycznej 220 V. w sieci nie przekracza wartoSci 20 V. stępnie pozostaje włączenie urządzenia Na rysunku 3 zamieszczono przebie- Drugim czynnikiem przemawiającym do sieci. Pierwszą czynnoScią kontrolną gi w punktach układu (Uwaga! Na ry- za stosowaniem optotriaka włączanego jest pomiar napięcia zasilającego, które sunku dla poprawy czytelnoSci nie za- w zerze jest ochrona triaka przed przecią- powinno wynosić +12 V. Następnie chowano skali amplitud). Na dwóch żeniami spowodowanymi udarem prądo- można zmierzyć napięcie stałe na wyj- górnych przebiegach widać bliżej nieo- wym w momencie włączania żarówki. Sciach wszystkich wzmacniaczy operacyj- kreSlone paczki sygnału akustycznego. Zwykła żarówka o mocy 100 W posiada nych. WartoSć tego napięcia +6 V. Teraz Umówmy się, że jest to doSć nieudolne rezystancję ok. 480 W, przy której płynie można już sprawdzić, czy układ zapala gwizdanie (dwie skrajne paczki) i przy- prąd 0,45 A. Jest to rezystancja gorącego Swiatło przy gwizdnięciu. Na początku padkowy sygnał zakłócający (Srodkowa włókna w czasie gdy żarówka Swieci się. pewną trudnoSć może sprawić dobór to- paczka). Na trzecim przebiegu pokazano Jako, że żarówka jest elementem nielinio- nu jaki jest niezbędny do zadziałania sygnał na wyjSciu filtru pasmowego. wym jej rezystancja przy zimnym włóknie włącznika. CzułoSć ustawia się ekspery- Z sygnału wejSciowego dzięki filtrowi zo- jest znacznie mniejsza stała wyodrębniona tylko jedna często- i wynosi około 40 W. Za- tliwoSć 800 Hz. Dlatego też amplituda tem w pierwszej chwili po M paczki Srodkowej jest mniejsza niż am- włączeniu przez żarówkę plituda paczek skrajnych, które zawiera- popłynie niebagatelny ją znacznie więcej czystego tonu 800 Hz. prąd około 5,5 A. Co Na wyjSciu prostownika otrzymuje prawda triak jest w stanie WY US1A się sygnał o wartoSci zależnej od ampli- bez problemu wytrzymać tudy przebiegów z filtra. Skrajne paczki taką wielkoSć prądu, ale powodują zmianę stanu komparatora na pewno skraca to jego WY US2A, co w konsekwencji pociąga za so- żywotnoSć. US1B bą zmianę stanu przerzutnika US3A. Do zasilania układu Efektem końcowym jest włączenie opto- elektronicznego zastoso- triaka i zapalenie żarówki. Przy następ- wano miniaturowy stabi- Katoda D1 nym gwizdnięciu (skrajna prawa paczka) lizator US4 dostarczający następuje zgaszenie żarówki. napięcia +12 V. Pomoc- Zastosowanie optotriaka włączane- nicze napięcie o wartoSci WY go w zerze napięcia sieci podyktowane +6 V wytwarzane jest US2A jest dwoma czynnikami. Pierwszy z nich w dzielniku aktywnym ze to mnimalizacja zakłóceń wnoszonych wzmacniaczem operacyj- przez triak. Przypadkowe w stosunku do nym US2B. Wzmacniacz ZAPALONA ZGASZONA WY Q przebiegu napięcia w sieci włączenie ten pracuje w układzie CD4013 szybkiego triaka spowoduje gwałtowny wtórnika napięciowego. narost prądu płynącego przez zimną ża- Na jego wyjSciu otrzymu- rówkę i powstanie zakłócenia elektroma- je się zatem napięcie Rys. 3 Przebiegi w punktach układu Włącznik dxwiękowy 36 1/2001 R1 C2 C3 C4 C5 M R5 US2 US3 D1 C6 C9 US1 R11 P1 C8 PR1 C7 ~ +
US4 ~ R14 ARTKELE 573 TS 2/028 R15 R16 100mA 220V Ż Rys. 4 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów mentalnie przy pomocy potencjometru C5 1 mF/50 V Rezystory P1. Jeżeli okaże się, że czułoSć jest nieza- C4 2,2 mF/50 V R6 220 W/0,125 W dowalająca można zmienić (zwiększyć C6 4,7 mF/50 V R16 120 W/0,125 W do 20 kW) wartoSć rezystora R11. C9 22 mF/25 V R15 470 W/0,125 W Podczas eksperymentów z włączni- C8 220 mF/16 V R14 1,5 kW/0,125 W kiem zalecam zachowanie szczególnej Inne R3 2,4 kW/0,125 W ostrożnoSci jako, że fragmenty układu M1 mikrofon piezoelektryczny R5 4,3 kW/0,125 W pracują pod pełnym napięciem sieci. B1 WTAT 100 mA/250 V R1, R4 10 kW/0,125 W Wykaz elementów TR1 TS 2/028 R11* 18 kW/0,125 W płytka drukowana numer 573 R10, R12, Półprzewodniki R17, R18 22 kW/0,125 W Płytki drukowane wysyłane są za zalicze- US1, US2 TL 082 R7 82 kW/0,125 W niem pocztowym. Płytki można zama- US3 CD 4013 R2, R8, R9 100 kW/0,125 W wiać w redakcji PE. US4 LM 78L12 R13 220 kW/0,125 W Cena: płytka numer 573 - 6,20 zł V2 MOC 3043 Kondensatory + koszty wysyłki (10 zł). Ty1 BT 136-600 C2, C3 47 nF/63 V MKSE-20 PR1 GB 008 1 A/100 V C7 47 nF/50 V ceramiczny D1 1N4148 C1 100 nF/63 V MKSE-20 ą Michał Tomaszek Posiadamy w sprzedaży między innymi: POSIADAMY TAKŻE W SPRZEDAŻY PAMIĘCI EPROM EPROM, EEPROM, PODZESPOŁY KOMPUTEROWE: CZĘRCI ELEKTRONICZNE RAM (S-RAM; D-RAM) NOWE I UŻYWANE (NA TELEFON) ul. Parkowa 25 UKŁADY SCALONE SERII: 51-616 Wrocław 74LS..., 74HCT..., 74HC..., PŁYTY GŁÓWNE, PROCESORY, PAMIĘCI tel. (071) 34-88-277 C-MOS (40..., 45...). SIMM/DIMM, WENTYLATORY, KARTY fax (071) 34-88-137 MIKROPROCESORY, np.:80.., 82.., MUZYCZNE, KARTY VIDEO, MYSZY, tel. kom. 0-90 398-646 Z80.., ICL71.., ATMEL89.., FAX-MODEM-y, FLOPP-y, DYSKI TWAR- e-mail: eprom@kurier.com.pl UKŁADY PAL, GAL, WZMACNIACZE DE, CD-ROMy, KLAWIATURY, OBUDO- OPERACYJNE, KOMPARATORY, TIMERY, WY, ZASILACZE, GŁORNIKI I INNE. Czynne od poniedziałku do piątku TRANSOPTORY, KWARCE, STABILIZATO- Programujemy EPROMy, FLASH/ w godz. 9.00 - 15.00 RY, TRANZYSTORY, PODSTAWKI BLA- EEPROMy, GALe, PALe, procesory 87.., SZKOWE, PRECYZYJNE, PLCC, LISTWY 89.. oraz inne układy programowalne. Oferujemy Państwu bogaty wybór ele- PIONOWE, LISTWY ZACISKOWE, PRZE- mentów elektronicznych uznanych (za- ŁĄCZNIKI SWITCH, ZŁĄCZA, OBUDOWY Na życzenie przeSlemy ofertę. chodnich) producentów bezpoSrednio ŁĄCZ, HELITRYMY, LEDY, PRZEKA NIKI, MożliwoSć sprzedaży wysyłkowej. z naszego magazynu. GALANTERIA ELEKTRONICZNA. 082 082 TL TL CD4013 R6 R7 R17 R3 R4 C1 R13 R8 R9 R18 R2 R12 R10 3043 MOC ARTKELE 573