Ночник с акустическим выключателем
Устройство, предложенное автором, представляет собой ночник с автономным питанием и светодиодом в качестве источника света, включать и выключать который можно акустическим сигналом, например, хлопком в ладони. Разместить его нетрудно в любом удобном месте, поэтому он будет полезен в туристической поездке, походе и других случаях, поскольку может выполнять функции фонаря, а также найдет применение в различных играх и соревнованиях "кто громче хлопнет" и т. д.
Схема устройства приведена на рис. 1. Оно состоит из микрофона ВМ1, формирователя импульсов на транзисторе VT1, одновибратора на триггере DD1.2, счетного триггера DD1.1 и коммутатора на транзисторе VT2. В качестве источника света использован светодиод EL1 повышенной яркости свечения.
Устройство работает следующим образом. После включения питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2. В этот момент на резисторе — высокий уровень, который поступает на вход R (вывод 10) D-триггера DD1.1 и устанавливает низкий уровень на его прямом выходе (вывод 13). Транзистор VT2 закрыт, и светодиод EL1 обесточен. Транзистор VT1 также закрыт и на его коллекторе низкий уровень.
Если теперь хлопнуть в ладони, то на выходе микрофона ВМ1 появляются всплески напряжения, которые через конденсатор С2 поступают на базу транзистора VT1 и открывают его. Коллекторный ток увеличивается, и на нагрузке – резисторе R4 – образуется один или несколько (в зависимости от длительности и характера хлопка) импульсов амплитудой, близкой к напряжению источника питания. Интенсивность хлопков в ладони не всегда постоянна, поэтому на резисторе R4 при одном хлопке появляется разное число импульсов. Для того чтобы счетный триггер DD1.1 переключался один раз при каждом хлопке, в устройство введен одновибратор.
Импульсы поступают на вход S (вывод 6) триггера DD1.2 и устанавливают на его прямом выходе (вывод 1) высокий уровень, запуская тем самым одновибратор. Через резистор R6 начинается зарядка конденсатора СЗ, и как только напряжение на нем превысит приблизительно половину напряжения питания, что будет воспринято входом R триггера DD1.2 как высокий уровень, триггер возвратится в состояние с низким уровнем на прямом выходе, а конденсатор СЗ быстро разрядится через диод VD1. На выходе одновибратора формируется импульс напряжения с длительностью Т, определяемой сопротивлением резистора R6 и емкостью конденсатора СЗ:
Т = 0.7*R6*C3, где емкость конденсатора СЗ — в микрофарадах, а сопротивление резистора R6 — в мегаомах. Для указанных на схеме номиналов элементов — около 0, 5 с.
Импульс одновибратора поступит на вход С D-триггера DD1.1. Поскольку инвертирующий выход (вывод 12) DD1.1 соединен с информационным входом D, это превращает его в счетный триггер. Поэтому по фронту импульса одновибратора он переключится в состояние с высоким уровнем на прямом выходе и на затвор транзистора VT2 поступит открывающее напряжение, сопротивление его канала резко уменьшится и светодиод EL1 начнет светить. Длительность сформированного одновибратором импульса в несколько раз превышает длительность хлопка, поэтому переключение будет происходить один раз от одного хлопка. Если теперь еще раз хлопнуть в ладони, то одновибратор снова сформирует импульс и счетный триггер переключится, но на этот раз в состояние с низким уровнем на прямом выходе, сопротивление канала транзистора VT2 увеличится и светодиод EL1 погаснет.
Все детали устройства, кроме батареи и выключателя, монтируют на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1, 5 мм, изображенной на рис. 2. Плату размещают в корпусе подходящего размера, на котором устанавливают выключатель. В корпусе напротив светодмода и микрофона делают отверстия.
В устройстве использованы резисторы R1 — СПЗ-38а, остальные — МЛТ; конденсаторы С1, С2 — оксидные К50-35 или аналогичные импортные; С2, СЗ — керамические К10-17, КМ-6. Диод можно применить любой кремниевый серий КД102, КДЮЗ, КД503, КД510, КД521, КД522; биполярный транзистор — КТ3107 с любым буквенным индексом. Вместо полевого транзистора КП501А подойдет КП501Б или его функциональный аналог — микросхема К1014КТ1. Микрофон ВМ1 — электретный, например XF-18D. Выключатель SA1 — малогабаритный МТБ-102, SMTS-102 или подобный. Помимо указанного на схеме, можно применить сверхъяркие светодиоды белого свечения ARL-5013UWC, ARL-5613UWW, зеленого — ARL-5213PGC, красного — ARL-5613URW или аналогичные. Для питания можно использовать гальваническую батарею 3R12G или батарею из трех последовательно соединенных гальванических элементов или аккумуляторов типоразмеров АА или AAA. В стационарном варианте подойдет сетевой блок питания, желательно стабилизированный, с выходным напряжением 5 В. В таком случае на корпусе устройства необходимо установить гнездо для подключения внешнего источника питания. Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме (когда светодиод не светит), не превышает 0, 25 мА. Оно сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 3 В, но в зависимости от типа светодиода яркость может существенно уменьшиться.
Налаживание ночника заключается в установке подстроечным резистором R1 напряжения на микрофоне в пределах 0, 7...1, 3 В. Так как микрофон ВМ1 имеет встроенный усилитель, то, изменяя его режим по постоянному току, можно изменять чувствительность. Требуемое значение тока через светодиод, а значит, и яркость его свечения устанавливают подборкой резистора R5.
Поскольку устройство реагирует на акустические сигналы, то при громкой музыке светодиод будет периодически вспыхивать с частотой около 2 Гц. Поэтому ночник может служить индикатором превышения допустимого уровня шума. В этом случае светодиод EL1 следует использовать красного цвета свечения. Интересное применение устройство может найти в различных соревнованиях, конкурсах, где участники должны поочередно с двух-трех попыток зажечь (и погасить) светодиод хлопками в ладони. Победителем считается тот, кому это удастся сделать с наибольшего расстояния.
От редакции. Следует отметить, что в крайних положениях (см. рис. 1) движка резистора R1 чувствительность микрофона резко падает. Чтобы при регулировке этого не происходило, между движком и микрофоном необходимо установить резистор сопротивлением 5, 1...10 кОм.
А. Ознобихин, г. Иркутск