Меню Рубрики

Установка датчика звукового давления

Описание и разновидности датчиков звука, как сделать своими руками

Датчик, реагирующий на наличие звука — чудо техники, предназначенное для упрощения жизни и экономии ваших денег. Что это такое, и как его сделать, можно детально изучить в этом материале.

Введение

Датчики звука появились достаточно недавно, их основная функция – это включение света. В основном их используют в помещениях, где не всегда удобно или не стерильно искать выключатель. Это могут быть как больницы – где по правилам асептики небезопасно касаться сторонних предметов, так подъезды и жилые дома, тем самым экономя электроэнергию и время на поиски выключателя.

Описание и назначение

Датчики звука появились в начале 90-х годов и использовались в системах безопасности. Изначально они прославились низкой чувствительностью и ложными срабатываниями. Современные модели исправили эти недостатки и теперь они очень чувствительные и срабатывают только в подходящий момент.

Нынешние датчики владеют возможностью распознавать звука на основе записанного в него эталона, который записан в само устройство. Простые датчики не могут анализировать и реагируют на любой шум, чуть дороже – на хлопок, а лучшие образцы запрограммированы на огромное количество команд, поэтому стоят намного дороже.

Назначение это чудо техники получило в осветительных приборах, выполняя функцию включения и выключения света, когда приближается человек и образуется шум, то свет включается через 1-2 секунды, когда звук пропадает, проходит 15-0 секунду и происходит выключение света. Их используют в подъездах, жилых комплексах, больницах, туалетах. Они являются отличным выходом для семей, где есть дети. Очень часто, ребенок боится темноты, а такой датчик сможет решить проблему темных коридоров и страхов детей.

Конструкция и принцип действия

Датчик состоит из нескольких деталей: Микрофон, усилитель, реле и электроника, для анализа поступившего звука.
Звуковые датчики – это акустические устройства, поэтому, работают они по принципу поиска акустических волн. Когда звуковая волна попадает в устройства – происходит анализ, в соответствие с определенным параметром тишины. Контрольным пунктом выступают скорость и амплитуда звуковой волны, то-есть прибор реагирует на шумовой диапазон. Когда устройство получило эти данные, оно сравнивает их с запрограммированными, после отправляя команду на реле, что в свою очередь замыкает электрическую цепь и включает таймер, по истечению которого – зажигается свет.

Освещение включается на определенное время, в течении которого датчик не анализирует звуки, потом все начинается сначала, и если шума нет – то свет гаснет.

Датчики обладают слишком высокой чувствительностью и, чтобы минимализировать ложные срабатывания, нужно его настроить. Поэтому на датчике есть кнопки или колесики, которые настраивают границы предельного шума. Обычно выставляют 50 дБ – это равносильно хлопку в ладоши. Второй регулятор отвечает за время, через которое должен включиться свет.

Разновидности

В наше время, датчики делятся на три типа:

  • Стандартные датчики – реагируют на любой шум или команду.
  • Оптико-акустические модели. Если взять в расчет стандартный датчик, который может реагировать только на звук, то эти приборы работают совсем по-другому. Они не только ловят звук, но также ориентируются в уровне освещения в помещении, это позволяет не включать освещение в светлое время суток и этим экономить электроэнергию и деньги предприятия. Их строение отличается наличием фотоэлемента, с помощью которого и производится анализ освещенности помещения.
  • Звуковые датчики с обнаружением движения. Они способны реагировать не только на происходящий шум, но и включать свет, при появлении живых существ. Но их использование не всегда является удобным из-за множеств ложных срабатываний, которые происходят из-за грызунов, домашних животных и прочей живности.

Сферы применения

Звуковой датчик применяют в подъезд, что удобно в темное время суток, для людей которые возвращаются с работы. В больницах по причине стерильности, не очень удобно хирургу, который следует на операцию включать в коридоре или в любом другом месте свет. Последнее время, эти устройства широко используются в системах “умный дом”. В помещениях, жилых комплексах для людей с ограниченными возможностями.

Также на складах, где нет возможности включить сет, по причине занятости рук другими предметами и различных предприятиях, в последних принято использовать функцию “Хлопка”. И, конечно, в жилых домах, куда люди практически не заходят, к ним относятся кладовые, чердаки и подвалы, из-за их расположения и кромешной темноты, поиски выключателя могут закончится травмой.

Как изготовить своими руками

Существует несколько способов изготовления датчика звука, ниже мы рассмотрим основные из них.

Простейшая схема

Самая простая схема состоит из акустического реле в количестве двух штук и триггера.

Акустическое реле

Проще этой схемы вы не сможете найти, ведь это реле собрано на одном транзисторе.

Выбор пал на МП 39 – это довольно старый германиевый транзистор. Их, обычно, полно в древней технике прошлого века. Микрофон мы тоже берем со старого телефона – это обычный угольный микрофон. Их можно достать из старого телефона, где номера набираются диском. Этот радиомикрофон обладает повышенной очень чувствительный наделен минимальной частотой диапазанного пропуска. Последнее уменьшает вероятность срабатывания от обычных шумов.

Принципы работы данной схемы:

  • Появился шум — упало сопротивление у микрофона. Далее вступает в силу конденсатор C1, который направляет переменный ток в транзистор.
  • После получения тока, транзистор отвечает за усиление сигнала
  • Далее принимает участие C2, с помощью коллектора транзистора происходит удвоение напряжения.
  • Теперь обращаем внимание, что через R3 проходит уже удвоенное напряжение на базу транзистора.
  • После этих действий наблюдаем, что транзистор открыт и работает в роли усилителя
  • Потом ток направляется на P1 и происходит замыкание контактов KP1.
  • Переменный ток пропадает, если звук отсутствует, а транзистор находится в полуоткрытом виде.
Читайте также:  Установка linux в раздел диск

Схему можно собрать по разному, например на печатной или макетной плате и используют блок питания, вольтаж которого равняется 9-12 единицам.

Триггер для управления освещением

Триггер даст возможность запускать и отключать свет при появлении звука.

  • Зашли и хлопнули в ладоши – свет включился.
  • Выходите и снова хлопаете – свет выключается.

Здесь лучше всего брать в расчет мощные диоды. Которые смогут выдержать напряжение в 220 единиц вольтажа и проходящий сквозь лампы ток. Обратите внимание, что конденсатор C1, который используется в этой схеме, обязан выдержать такое же напряжение.

  • Появился звук – замкнулся контакт KP1.
  • Напряжение заряжает конденсатор C1.
  • Проходимый электрический ток, который конденсатор проводит, изменяет положение якоря в другое место и Л1 включается.
  • D1 блокирует реле.
  • При этом D2 стоит в состоянии полной готовности.
  • Когда звук образуется снова — проводит ток сквозь диод D2, после чего якорь возвращается в начальное состояние и свет гаснет ( Л1 выключается).

Чтобы триггер включал и выключал лишь одну лампу, нужно конденсатор и резистор поставить взамен Л2.

Схема на трех транзисторах

Давайте посмотрим на схему посложнее. Которая может работать сама и включать свет по первому звуку, а по второму выключать.

Посмотрев на эту схему, мы видим транзисторы KT315 и KT818 – они продаются в любом спец магазине.

Чувствительность этого чуда техники, при питании 9B – является 2 метра. Соответственно, если увеличивать напряжение – то увеличиваем и восприимчивость, если уменьшать – ну, вы поняли.

Микрофон берем электродинамический. Вольтаж, которое должно выдержать реле равняется 220 единицам, не забываем и про проходимый ток.

Если хотите запитать акустическое реле нужно взять блок питания. В данном случае подойдет абсолютно любой с диапазоном 9-15B. Реле собирается на макетной или печатной плате.

С использованием микросхем

Более сложный, но очень интересный вариант. В нем используется микросхема. А чем именно он интересен – так это тем, что в не нужно дополнительно устанавливать блок для питания, так-как он уже есть в нем. И еще одно отличие – здесь стоит тиристор взамен электромагнитного реле.

Что же нам это дает?

Реле имеет ограниченное количество срабатываний, а тиристор – нет. Так же тиристор уменьшает габариты устройства, что тоже идет нам на руку. Аппарат что представлен ниже, имеет чувствительность 6 метров и работает с лампами 60-70 Вт, и конечно – защиту от помех.

Увеличение

Как вы могли заметить выше, что реле рассчитано на ограниченную нагрузку в размере 60-70 Вт. Для обычного освещения в подъезде или туалете этого вполне достаточно. Но в некоторых случаях, этого будет мало, тогда диоды VD2-VD5 и тиристор VS1 – закрепляют на радиаторы, чтобы те уменьшали их нагрев.

Места, где соприкасаются радиатор с другими деталями, должны быть хорошо отшлифованными. Это позволит получить нужный контакт. В этом случае теплопроводная паста будет вашим спасением от перегрева.

Обратите внимание, что нужно изолировать радиаторы.

Использование датчиков звука в режиме шума

Изначально реле реагирует на команды, которые подает человек. В нашем случае – это хлопок. Но в некоторых ситуациях, нам нужна реакция на шум, для этого, нужно немного переделать реле. И самое интересное, что не нужно ничего усложнять. Схема требует небольших изменений.

К транзистору VT3 нужно подключить выход первого триггера(То-есть вывод 13 микросхемы соединяем с R7) и выходит так, что вторая часть микросхемы теряет свою необходимость.

Теперь одновибратор создает импульс всего на 0.5 секунды(на этот промежуток времени включается свет) Его будет недостаточно. Чтобы решить эту проблему, мы повышаем емкость конденсатора C4 и резистора R6. И смотрим на отклик, пока она не будет нас устраивать.

Вы можете долго и нудно настраивать нужную задержку, то увеличивая, то уменьшая емкости. Но желательно воспользоваться простой формулой T=CxR

Преимущества и недостатки

Все в нашем мире имеет свои плюсы и минусы, и датчики имеют свои преимущества и недостатки. К положительным качествам можно отнести:

  • Небольшая стоимость позволяет использовать их любой категории людей.
  • Радиус действия достаточно велик, что позволяет услышать появление человека и включить свет в нужное время.
  • Датчик окупается тем, что уменьшает затраты на электроэнергию и покупку новых ламп.

Также свет выключается не сразу, а через определенный промежуток времени. Это позволяет пройти нужные комнаты и не оказаться в полной темноте.

Но и недостатки у этого устройства тоже есть. К ним относится невозможность монтажа в шумных местах и постоянные срабатывания дешевых моделей. Поэтому, китайские бюджетные датчики не рекомендуется использовать.

источник

Vlad-54Rus › Блог › Хорошая статейка про автозвук. Часть 2

Раздел 3. Профессиональное тестирование ФИ…

Предполагается, что человек, решившийся углубиться в процесс настройки на столько, обладает набором знаний, некоторым опытом в строительстве корпусов и общими представлениями об измерениях и измерительной аппаратуре.

Профессиональный подход, в первую очередь, предполагает высокую точность. Только «на слух» нужную точность обеспечить невозможно, однако уши — это лучший инструмент, определяющий уровень ГВЗ. Для того, чтобы измерить все остальное, а именно, диапазон воспроизводимых частот и эффективность, нам потребуется профессиональный инструмент: 1. токовые клещи с режимом «PeakHold»; 2. вольтметр с режимом «PeakHold»; 3. измеритель звукового давления (рекомендуем SPL Bass Meter LSD); 4. набор синусоидальных сигналов(тонов) в диапазоне 20-100Гц с шагом 1Гц(ссылка: тонгенератор NСHtone, с его помощью создаем Sine Wave с нужной частотой длительностью 30 сек. и записываем на диск или флеш); 5. Пишущий инструмент и распечатанная таблица для записи результатов тестов.

Читайте также:  Установка гидропоршневого скважинного насоса

Подготовка к тестированию. Разбирать как работает измерительное оборудование мы не будем, об этом сказано в инструкциях по эксплуатации. Токовые клещи мы вешаем на плюсовой акустический провод между сабвуфером и усилителем, вольтметр — на плюсовой и минусовой акустические провода. Сенсор для измерения давления вешаем на лобовое стекло в нижний правый угол на расстоянии 10см снизу и 30см справа от граней стекла. Заряжаем носитель с синусами в магнитолу.

Нельзя начинать тестирование с «ровного места», соберите рекомендованный нами корпус, но заранее предусмотрев возможности для увеличения и уменьшения объема, площади порта и длины порта. Это может быть одна или несколько «передвижных» граней корпуса, может быть набор внешних сменных портов. Предусмотрите максимум вариантов для изменений, это сэкономит Вам и время и деньги.

Изначально установите все элементы салона в их привычное положение, так, как оно и должно быть при обычной повседневной эксплуатации. Так же, по возможности, не меняйте положение и направление динамика или порта. располагайте корпус так, как вы планируете его расположить в финальном варианте системы.

Перед тем как начать, убедитесь, что на результаты тестов не окажет влияние ничего лишнее — выключите все эквалайзеры на магнитоле, настройте уровень на усилителе должным образом, выключите все фильтры, относящиеся к сабвуферу…

Мы не рекомендуем использовать «паузу» для тестирования. Гораздо более безопасным будет плавное увеличение громкости от минимального значения к максимальному и такое же уменьшение. Все усилители DD оборудованы индикатором искаженного сигнала, не допускайте появления искажений, иначе рискуете быстро повредить динамик.

Первый тест. Все подключено, корпус собран и установлен. Начинаем тестирование и заполнение таблицы… Включили синус 20Гц, измерили, записали результаты измерений, включили следующий синус, измерили, записали… Таким образом начальные данные в таблицу занесены, что же мы видим:

1. Диапазон воспроизводимых частот. Удобнее будет для начала взять максимальное значение звукового давления и определить диапазон по уровню -10Дб, то есть, вычесть из максимального полученного значения 10Дб и найти, на каких частотах выше и ниже располагается соответствующее значение.

2. Рабочий импеданс системы. Поделим значение напряжения на силу тока, получим рабочее сопротивление системы на каждой частоте. Таким образом, минимум импеданса придется на центральную частоту настройки порта, максимум — на границу зоны влияния порта. Теперь мы знаем, какое реальное сопротивление «видит» усилитель, как видите, оно отличается от номинального сопротивления сабвуфера в N раз, на основании этой пропорции теперь можем осознанно выбрать нужное сопротивление сабвуфера для оптимальной работы.

3. Эффективность. Умножим напряжение на силу тока, получим мощность, потребленную сабвуфером для достижения звукового давления. Поделив мощность на величину звукового давления, получим эффективность.

4. Включаем любимую запись, желательно с быстрыми ударниками и, слушая бас, определяем уровень ГВЗ. Бас должен быть точным и объемным, удары барабана четко различимы и не сливаются в единый «гул»… Запись должна быть высокого качества, и очень желательно, чтобы Вы слышали и помнили, как звучит записанный барабан в оригинале, то есть, «живьем».

Вот она, наша «отправная точка», исследована и определена. Далее следует процесс настройки корпуса. Прежде чем продолжить, необходимо определить конечное назначение — максимально возможное качество, максимальный уровень звукового давления или компромисс между давлением и качеством в нужном диапазоне частот. Рассмотрим все 3 варианта подробнее. В большей мере все, что описано далее — это творческий процесс, предполагающий творческий подход. Мы даем лишь малую часть, наброски методики, которой можно пользоваться с переменным успехом. Все приведенные данные — воображаемые, важно понять методику и работать уже со своими данными.

1. Качество(в народе — SQ или SoundQuality). Итак, начальные данные о работе сабвуфера у нас есть. Необходимо получить данные о работе мидбасового динамика. Отключаем сабвуфер, устанавливаем сенсор измерителя звукового давления, отключаем все фильтры и замеряем. Начиная со 100Гц, мы двигаемся вниз, записывая каждый результат. Когда следующий результат меньше предыдущего на 3 и более Дб, мы принимаем предыдущую частоту за нижнюю границу работы мидбаса. Смотрим что получилось, предположим мидбас работает от 75Гц и на этой частоте развивает давление 124Дб, что вполне обычно. Теперь смотрим на сабвуфер, он развивает такое же давление только на 61Гц, при этом на пиковой частоте развивает и 138Дб. Мы знаем, что уменьшив площадь порта, мы уменьшим и эффективность в центре диапазона и расширим диапазон. Делаем это, уменьшаем площадь порта на 10%, снова повторяем «первый тест» и смотрим как изменился диапазон работы сабвуфера. Давление в центре диапазона упало, ГВЗ упало так же, диапазон расширился, теперь верхняя граница с уровнем 124Дб уже на 63Гц, а в центре давление снизилось до 136Дб. Снова повторяем то же самое несколько раз…

В определенный момент порт не сможет справляться с потоком воздуха и на нижних частотах появятся шумы — мы достигли предела пропускной способности, однако 124Дб у нас все еще лишь на 67Гц, а в центре диапазона все еще горб и 134Дб. Уменьшаем объем на 10% и смотрим что получилось — 124 на 69Гц, уменьшаем еще раз на 10% — 124 на 71Гц. То, что и надо, мидбас «подружили» с сабом, но «горб» в центре диапазона как был, так и остался. Удлинив порт на 10%, смещаем горб вниз, измеряем что получилось. По уровню 124Дб верхняя граница снова сместилась вниз, но на 1Гц, «горб» же сместился на 3Гц и потерял еще 1Дб. Уменьшаем объем и повторяем тест, возвращаем диапазон на место, увеличиваем длину и вновь повторяем тест…

Читайте также:  Установка подсветка ног в ларгус

Таким образом, в итоге добиваемся качественно звучащего сабвуфера без резких перепадов громкости, это значит, что никакого «гудения» уже не будет, в связке с мидбасом сабвуфер уже будет звучать. Однако, что делать если все еще не хватает точности. В этом случае пропорционально уменьшаем все параметры на 10%, это снизит ГВЗ, но снизит и эффективность, придется снова «подтянуть» диапазон вверх. Готово.

Сложно, много работы, но результат того стоит, он достаточно точен и очень интересен в плане звучания. Проявляйте творческий подход: работа с шумо-вибро-изоляционными материалами выравнивает «горбы», работа над аэродинамикой порта позволит использовать еще меньшую площадь порта безо всяких «призвуков»…

2. Максимальное звуковое давление (в народе — SPL или SoundPressureLevel). Задача получить максимум на одной частоте ни чем не легче предыдущей, но тестирование происходит немного иначе. Как и в случае с SQ, изначально некоторые данные мы уже имеем, но сейчас этого уже недостаточно.

Первым делом определяем частоту, на которую будем настраивать корпус. Для этого удлиняем порт в 2 раза, смещая его влияние в самый низ диапазона, проводим тест.

Видим, что максимум давления приходится на 50Гц, начинаем работать. Для начала определяем предполагаемый центр диапазона и настраиваем «центр» диапазона на 50Гц, ведь именно в центре диапазона у нас максимум давления. Для этого по 10% уменьшаем длину порта и тестируем весь диапазон после каждого изменения. Сравнивая результат на каждой частоте, видим то, как изменяется настройка центральной частоты диапазона. За конечный результат на этом этапе принимаем достижение максимального давления на 50Гц.

Далее работаем над оптимальной нагрузкой на динамик. Для этого пропорционально увеличиваем объем и укорачиваем порт, иными словами, весь диапазон двигаем в одну сторону, а центральную частоту, на которой у нас максимум давления, в другую. Тест происходит поэтапно — увеличили объем, сделали тест, уменьшили длину порта, сделали тест и так далее… Если при увеличении объема и уменьшении порта результат только падает, то двигаемся в обратном направлении — уменьшаем объем и удлиняем порт. В результате теста мы определим, при каком соотношении объема и длины порта эффективность на нужной частоте оптимальна, динамик оптимально нагружен.

Далее работаем с площадью порта. Тут все и просто и сложно — увеличиваем площадь порта на 10% и повторяем все те же самые действия с начала нашего SPL теста — снова увеличиваем длину порта вдвое, снова постепенно уменьшаем длину до максимального давления на 50Гц, снова работаем с пропорцией объем\длина порта.

Таким образом находим максимально эффективный корпус для строго определенных условий. Но на этом SPL тестирование не заканчивается, тк результат вряд ли будет достойным, это только начало работы, самая легкая ее часть. Изменяя мощность, изменяя положение элементов салона, изменяя направление работы динамика или положение корпуса, все тесты необходимо начинать с нуля… Достойный результат — это тяжелый монотонный труд? все так же требующий творческого подхода.

3. Максимальный результат в определенном диапазоне частот (в народе — SQL или SoundQualityLoud). Настройка системы представляет собой нечто среднее между SQ и SPL — необходимо получить максимум давления в нужном диапазоне частот. Все так же мы имеем исходные данные, нашу «отправную точку». Как правило, SQL системы имеют гораздо более развитый мидбас, работающий гораздо ниже и громче SQ, пусть с бОльшим уровнем ГВЗ, но ниже и громче. Так же, как и в SQ-подходе, сначала тестируем мидбас без сабвуфера и определяем нижнюю границу и замеряем уровнь, предположим это 135Дб на 57Гц.

Наш стандартный корпус развивает 135Дб на 59Гц, при этом нижняя граница по этому же уровню составляет всего 44Гц. Видим, что диапазон работы сабвуфера выше, чем нам необходимо, увеличиваем объем, тем самым, смещаем верхнюю и нижнюю границы вниз. Тестируем и получаем результат 135Дб на 57Гц и те же 135Дб уже на 41Гц.

Наша цель — максимальная эффективность на низких частотах, потому, дальше мы тестируем пропорцию объем\длина порта — увеличиваем объем, укорачиваем порт. Диапазон смещается вниз, затем, смещение компенсируется увеличением длины и сдвигом центральной частоты диапазона. Тестируем каждый шаг и в результате получаем как оптимально нагруженный динамик, так и максимально эффективный корпус в нужном нам диапазоне частот. Но как и в прошлом случае, получаем горб в центре диапазона.

Уменьшаем площадь порта. Тестируем и видим, что диапазон расширился, но расширился вверх больше, чем вниз. Это результат падения пропускной способности порта, которое гораздо сильнее сказывается на нижних частотах, чем на верхних. Вновь увеличиваем объем чтобы «притянуть» диапазон вниз. Тестируем. Уменьшаем длину порта, и снова тестируем… Увеличиваем площадь порта и все с начала…

Таким образом, в результате у нас получается максимально широкий диапазон частот, на сколько это возможно с сохранением высокой эффективности. ГВЗ остаются такими, как они и получились, чтобы снизить ГВЗ, необходимо увеличить или количество сабвуферов, или их площадь…

Как Вы видите, профессиональный подход гораздо более точен, однако в еще большей степени требует проявить творчество в работе. Пробуйте и достигайте своих высот! Мы в DD желаем Вам наилучших возможных результатов, создаем технику, которая по настоящему достойна самых сложных проектов, с помощью которой путь к заветным вершинам, к наилучшему звуку существенно короче. Удачи и побед!

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector