Детекторы, реагирующие на звуковые сигналы, с реле, смыкающим/размыкающим цепи питания, известны давно как части систем безопасности, сигнализаций. Со временем они стали популярными для осветительных систем, ламп любой разновидности, для квартир, подъездов, на улицах, во дворах. Ограничений по применению нет. Звуковой контроллер для света купить можно почти в каждом магазине электротехники.

Датчик звука для автоматического включения света представляет собой микросхему, главные компоненты которой — аудиоприемник, усилитель, электрореле и контроллер. Работает устройство по следующему принципу:

• В помещении, где установлен звуковой детектор, раздается звук (шаги, голос, хлопок).
• Аудиоприемник фиксирует акустическую волну.
• Возникающий сигнал проходит через анализатор.
• Далее посылается команда на замыкание электрореле.
• Электрический ток начинает поступать на лампочку — свет зажигается.
• Одновременно с этим подключается таймер на размыкание цепи (в зависимости от заданных пользователем настроек — от нескольких секунд до десятков минут).
• Пока свет горит, звуковой датчик фактически находится в отключённом состоянии и никак не влияет на работу системы подсветки.

Современные детекторы рассматриваемого типа обладают достаточно большой чувствительностью. Поэтому чтобы исключить ложное срабатывание в конкретном месте применения, необходимо выполнить правильную настройку по данному параметру.

Для этой цели на корпусе прибора есть два регулятора. Один из них устанавливает порог воспринимаемого звука. Другой программирует время работы светильника после включения. Как правило, предела в 50 дБ (что соответствует хлопку в ладоши) вполне хватает внутри помещения.

Преимущества:

• если сравнивать датчики движения и шума, то основным преимуществом последних является отсутствие ложных срабатываний при передвижении домашних животных и при электромагнитных наводках;
• низкая цена, в среднем 300 руб.;
• возможность монтажа в любых условиях, прибор чрезвычайно компактный;
• дополнительные опции: программируемость на разные команды, регулировка чувствительности, анализ наличия света и его уровня, чтобы не включаться в светлые периоды суток.

Минус, пожалуй, один: ложные срабатывания при фоновом шуме. Проблема решается настройкой чувствительности микрофона.

Детекторы шума для освещения используются для труднодоступных мест, где нет возможности дотянуться к ручному выключателю:

• подъезды;
• коридоры;
• санузлы;
• склады;
• технические помещения;
• уличное освещение;
• лестничные клетки;
• придомовые территории;
• это отличное решение, когда есть маленький ребенок, который боится темноты, так как ему не нужно будет искать выключатель.

Обычно всегда акустические сенсоры используются вместе с ручными выключателями: наличие таких устройств, сколько бы их ни было на линии, никак не влияет на их работу.

Цель исследования: плату автоматического выключателя света на звуковом детекторе с  применение современных средств в разработке и процессе сборки  печатных плат.

Объектом  исследования: дипломного проекта является «Разработка конструкции и технологического процесса изготовления платы автоматического выключателя света на звуковом детекторе.»

Теоретическая значимость исследования: заключается в исследовании востребованности изделия, выявлении положительных и отрицательных сторон изделия.

Практическая значимость исследования: заключается в создании технологического процесса  автоматизации изготовления изделия, для реализации на любом  предприятии соответствующего профиля.

Актуальность темы: в наше время очень актуален вопрос о экономии различных ресурсов, включая электроэнергию. Люди очень часто не экономно используют электроэнергию, оставляя включёнными различные домашние приборы, освещение и другие безделушки требующие электричество. И наилучший способ решение этой проблемы является автоматизация энергопотребления приборов. Если приборы и техника будет, самостоятельно выключатся, пока её не используют, то это сохранит, огромное количество электроэнергии и что в следствии будет сохранять сжигаемое топливо. Но автоматизация потребления электроэнергии необходимо не только на предприятиях, но и в каждом доме.

Проблема исследования: Разработка конструкции и технологического процесса изготовления платы автоматического выключателя света на звуковом детекторе.

Предмет исследования: применение современных средств разработки схемы электрической принципиальной и производство платы на производстве.

Гипотеза исследования: анализ технологичности изготовления разработанной платы устройств.

Методы исследования:

• метод аналогии (аналитический обзор существующих в настоящее время аналогичных устройств);
• сравнение (рассмотрение принципа действия аналогичных схем, достоинств и недостатков этих схем);
• метод конструирования (своего варианта электронного предохранителя);
• метод индукции (от общего - к частному) и дедукции (от частного – к общему).

1. Расчетно-теоретическая часть

1.1 Анализ сборочного состава

Схема не сложного устройства, которое реагирует на звук достаточной громкости и включает нагрузку примерно на 5 минут. Назначение устройства может быть самым различным.

Звук воспринимается микрофоном М1. Питание на микрофон поступает от общего источника питания через резистор R1. Этот же резистор является и нагрузкой встроенного усилителя микрофона.

Дальше, с микрофона, сигнал НЧ поступает на усилитель НЧ, сделанный из логического элемента D1.1. Этот логический элемент переведен в состояние аналогового усилителя НЧ при помощи резистора R3, который включен между его входом и выходом, и создает отрицательную обратную связь, переводящую логический элемент в состояние УНЧ.

Чем больше сопротивление этого резистора, тем больше коэффициент усиления этого УНЧ. Резистор R3 выбран подстрочным для того, чтобы его регулировкой можно было в широких пределах регулировать коэффициент усиления этого УНЧ, чтобы установить оптимальную чувствительность к звуку. И так, сигнал усилен.

Далее через конденсатор С2 он поступает на детектор на диодах VD1 и VD2. Детектор работает так, что он детектирует сигнал в отрицательное напряжение.

Это напряжение выделяется на конденсаторе C3, и если оно достигает логического нуля (пока нет сигнала на аноде VD2 единица) на выходе логического элемента D1.2 возникает логическая единица, которая поступает на вход обнуления (вывод 12) счетчика D2 и обнуляет его. На счетчике D2 сделан таймер, который отрабатывает время 5 минут.

Таймер состоит из этого счетчика, мигающего светодиода HL1, логических элементов D1.3 и D1.4 и выходного ключа на мощном полевом транзисторе VТ1. Мигающий светодиод HL1 в данной схеме не является средством индикации (это его побочная функция), а служит генератором импульсов стабильной частоты 1,7 Hz. Именно с такой частотой мигает мигающий светодиод.

Поскольку в процессе мигания мигающий светодиод вырабатывает еще и короткие ВЧ импульсы, возникающие в моменты его зажигания и погасания, низкочастотные импульсы (частотой 1,7 Hz) с него на вход счетчика D2 поступают через цепь R5-C5, подавляющую ВЧ-импульсы.

Как только счетчик обнуляется на его выходе с весовым коэффициентом 512 (равно как и на всех других выходах) устанавливается логический ноль. Этим нулем питается мигающий светодиод HL1 через резистор R4. И начинает генерировать импульсы.

В то же время, ноль с вывода 15 счетчика инвертируется двумя элементами D1.3 и D1.4, включенными параллельно для увеличения мощности выхода, и на их выходах устанавливается логическая единица, которая открывает полевой транзистор VT1. И он уже включает ту нагрузку, которая подключена к его стоку.

Следует заметить, что транзистор BUZ90A допускает ток сток-исток 4А и напряжение 600V. Но напряжение должно быть постоянным (или пульсирующим) а не переменным. Сопротивление открытого канала 1,72 Ом, а рассеиваемая мощность не должна превышать 75W.

Так что некоторые ограничения на параметры нагрузки есть, и их нужно принимать во внимание.

После обнуления счетчика, если звуки прекратились и напряжение на выводе 12 D2 опустилось до логического нуля, счетчик начинает считать импульсы, поступающие на его вывод 11 от мигающего светодиода HL1. Как только приходит на его вход 512-й импульс с момента падения напряжения до нуля на выводе 12, на выводе 15 D2 возникает логическая единица.

Теперь питание мигающего светодиода через резистор R4 прекращается. И импульсов он больше не вырабатывает. Счетчик останавливается в этом состоянии.

А на выходах D1.4 и D1.3 устанавливается логический ноль, что приводит к закрыванию транзистора VT1. Нагрузка выключается. Чтобы её включить нужно чтобы снова раздался звук такой громкости, чтобы на входах D1.2 хотя бы на короткое время установился логический ноль.

Рисунок 2- Перечень элементов