Описание и разновидности датчиков звука, как сделать своими руками

Акустические автовключатели и реле, что это

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 освещения — это небольшая коробочка с электронными элементами, микросхемой внутри. Обычно это пластиковый прямоугольник с выведенными контактами, клеммами для подключения и с отверстиями для крепления болтиками. А также изделие может выполняться как плафон или иметь любой иной вид по решению производителя. Есть также модульное исполнение: осветительные приборы, лампочки или патроны для них, внутри которых вмонтированы такие обнаружители с расцепителем.

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, но не у всех изделий есть такая функция.

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.

Установка датчика своими руками

Монтаж устройства можно выполнить самостоятельно.

Схема подключения к сигнализации

Схема подключения датчика движения к сигнализации будет отличаться в зависимости от типа устройства.1. Карта подключения бытового датчика Схема подсоединения автомобильного контроллера объема

Установка бытового контроллера движения

Производится так:

1. Подберите место для монтажа устройства. Нельзя располагать датчики в непосредственной близости с батареями, обогревателями. В месте монтажа на устройство не должны воздействовать солнечные лучи.
2. Подготовьте поверхность для установки девайса. Очистите и обезжирьте ее. Место установки не должно быть подвержено воздействию вибраций.
3. Если высота установки не регламентируется производителем, то рекомендуем произвести монтаж контроллера на высоте более двух метров. Необходимо обеспечить хороший диапазон для функционирования устройства.
4. На рабочей поверхности дрелью просверлите отверстия для установки кронштейна. Зафиксируйте крепление.
5. Разберите купленный контроллер, вам надо демонтировать переднюю панель.
6. Выполните регулировку болта с учетом определенной высоты монтажа устройства.
7. Затем поочередно подключите контактные элементы схемы с выходами на контрольной панели. Плюс подключается к положительному контакту, минус – к отрицательному.
8. Задняя часть корпуса устройства фиксируется к кронштейну посредством специального самореза.
9. Установите обратно переднюю часть корпуса. Для фиксации используются шурупы или специальные крепления.
10. На завершающем этапе производится подключение устройства к домашней проводке либо сигнализации и выполняется диагностика датчика. Если чувствительный компонент среагирует на движение, то диодный индикатор на корпусе датчика загорится.

Как работают акустические датчики управления освещением

Основная цель акустического реле — экономия электроэнергии

Держать включенным освещение нужно только в том случае, если в помещении или на площадке, где оно смонтировано, присутствуют люди. Исключение составляют только дежурные светильники, предназначенные для того, чтобы можно было заметить несанкционированное проникновение на территорию.

Дома оно не применяется. Для того чтобы зафиксировать появление людей, и чтобы лампы работали только в их присутствии, и предназначены датчики акустические для освещения.

Условно датчики можно разделить на два типа:

1. срабатывающие на любой шум, это подавляющие большинство акустических реле промышленного изготовления;
2. реагирующие на звуковые команды, таких реле меньше и чаще они самодельные.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Реагирующие на шум

Чаще всего для освещения акустический датчик монтируют на лестничных площадках и коридорах. В доме их устанавливать бесполезно, кроме комбинации с   реле задержки отключения  в санузлах и ванных (этот вариант мы рассмотрим тоже).

Если человек передвигается,  то он обязательно издает звуки, пусть даже и негромкие, конечно, если нет задачи пройти бесшумно. Это стук открывающейся или закрывающейся двери, шум шагов разговоры (и даже сработавшего замка). Их и фиксирует датчик.

Совместная работа с освещением его основана на следующем принципе. Например, датчик шумовой для освещения смонтирован на лестничной площадке (о том, где их лучше устанавливать, а где нежелательно расскажем ниже), возможны два варианта.

Первый вариант

1. Человек вошел в двери.
2. Акустический датчик услышал шум и дал приказ на включение освещения.
3. Пока мы идем (если только стараемся не скрывать свои шаги как ниндзя), он слышит шум и оставляете свет включенным.
4. Последний звук — закрытая дверь, освещение отключено.

Второй вариант

1. Реле слышит звук (шаги, замок, скрип двери, разговор), подается команда на реле задержки времени и одновременно включается освещение.
2. После того как прошло заложенное в реле задержки время (одно должно быть достаточным для того, чтобы пройти коридор или лестничную площадку) освещение выключается.

Функция задержки может быть встроена как в само акустическое реле (большинство моделей), так и выполнятся с помощью дополнительных узлов.

Надо отметить, что и в первый вариант работы реле может включаться реле задержки, но только не выключения, а включения. Это делается для того чтобы защититься от ложных срабатываний. То есть освещение не включается от кратковременного шума (например, удара грома на улице или сигнала автомашины), необходимо чтобы звук продолжался в течение некоторого времени.

Реле, реагирующее на шум, имеет как достоинства, так и недостатки.

Достоинства

1. Реле, как правило, несложное, а значит цена на него небольшая.
2. В отличие от датчиков движения оно не срабатывает при передвижении домашних животных и грызунов и на электромагнитные наводки.

Минусы

Чтобы избежать включения в светлое время суток освещение его нужно включать либо вручную, либо с помощью таймера. Возможен вариант установки датчика освещенности на улице.

• Акустическое реле нельзя установить в жилых комнатах, так как освещение будет выключаться, например, после того, как вы устроитесь с книгой на диване и не будете издавать никаких звуков.
• Реле плохо работает, точнее, постоянно включается, если большой уровень фонового шума. Например, нельзя его установить в подъезде, который выходит на шумную улицу.

Реле, реагирующее на команды

В простейшем случае это может быть звук гораздо громче, чем те, которые могут быть слышны при обычном присутствии людей в комнате. Например, хлопок в ладоши.

Автор этой статьи собирал подобную конструкцию в детстве, посещая дом пионеров. Такое реле фактически представляет собой обычное реле шума, только порог его срабатывания выше и оно различает минимум две команды.

Например, хлопнули один раз, свет зажегся, два раза погас. Его вполне можно устанавливать в жилых помещениях, правда, все-таки наверно удобнее пользоваться обычным выключателем, чем постоянно хлопать.

В более сложном варианте можно собрать устройство, которое будет различать голосовые команды. То есть реле будет различать речь, так как браузер различает «О’ Кей Гугл». Правда, промышленных вариантов этого реле пока нет в продаже.

Датчик движения с автономной сиреной. Примеры моделей

В магазинах можно найти немало различных моделей сигнализаций с датчиком движения и сиреной. Приведем несколько различных вариантов, чтобы сформировать понимание о возможной стоимости устройств и их характеристиках:

• HIPER IoT A1. Беспроводная сирена, работающая как от аккумуляторов CR123A, так и от сети. Громкость — 105 дБ (сравнимо с громкостью автомобильного сигнала на расстоянии в 5 м). Может быть включена в систему умного дома. Реализована возможность управления устройством со смартфона с помощью приложения. Подключается к интернету через WiFi. Цена — 2000 рублей.
• Страж Obzor «Link Alarm LED» — более дорогая модель (от 6500 рублей) с широким функционалом. В том случае, если ИК-датчик движения, используемый в системе, обнаруживает подвижный объект, срабатывает не только сирена, но и два дополнительных прожектора. При этом сигнализация осуществляет фото- и видеофиксацию, отправляет сведения на мобильное устройство владельца. Заявленный угол обнаружения: 150 градусов. Работает при температурах от -20 до +45 градусов. Исполнение только проводное.
• FL1770 — китайский продукт, с которым вы с высокой долей вероятности столкнетесь, если будете искать недорогую сигнализацию с датчиком движения и сиреной для дачи. Беспроводное устройство, работающее от 4 батареек АА, имеет в комплекте два брелока, пульт дистанционного управления. Отпугивает нарушителей шумом в 105 дБ. Продавцы заявляют, что обнаруживает движущиеся объекты на расстоянии 8 метров. Производитель устройства остается неизвестным. Цена в российской рознице колеблется в пределах 500 — 1000 рублей в разных магазинах. Выше мы привели пример трех моделей сигнализаций, в которых датчик движения уже предусмотрен производителем. Однако в большинстве случаев эти устройства приобретаются по отдельности. И при оборудовании охранной системы необходимо решить вопрос с их подключением. Ниже приведем схему простейшего подключения данных модулей (без выключателя). Поскольку выключатель, как правило, присутствует на самой сирене или оповещение отключается с пульта сигнализации.

  Использование автономной сирены с датчиком движения — отличный способ защитить дачный участок от животных и людей, желающих поживиться урожаем или хозяйским имуществом. Такие устройства можно приобрести по весьма доступной цене, а установка и эксплуатация их никаких сложностей вызвать не должны.

Использование системы в качестве информаторов

Датчики движения в сочетании со звуковым сопровождением могут использоваться не только для охраны имущества.

VS-390 – звуковой информатор с датчиком движения. Предназначен в основном для стационарного использования, подключается к электросети через адаптер 12v, выносной детектор движения срабатывает за 1,5 – 2 м от объекта и запускает голосовое сопровождение.

Общая длительность звукового файла 8.5 мин. Имеется регулировка звука максимальной мощностью 1 Вт.  Благодаря выносной антенне устройство можно установить в муляж товара. Информация о товаре будет выдаваться каждый раз, когда к товару подойдет покупатель.

Возможен вариант установки в офисе или кафе для информирования служащих и приветствия посетителей.

Настройка и запись звуковой информации происходит через специальный USB программатор с возможностью тиражирования настроек. Эта функция будет полезна рекламным агентам во время презентаций и промо акций нового товара.

МАСТЕРКИТ, MT1020 – более удобный вариант звукового информатора. Устройство автономно и работает от батарейки «крона» 9В. Дальность действия детектора движения 3м. Угол обнаружения составляет 300. Имеет несколько режимов функционирования.

«Охрана» — определив движение, устройство издает резкий звук тревожного предупреждения.

«Информирование» — сигнал предупреждения  мелодичный и не такой громкий. Может использоваться вместо колокольчиков на двери магазинов для информирования о приходе посетителя на открытых летних террасах ресторанов и кафе.

«Голосовая записка» — воспроизводит предварительно надиктованную фразу продолжительностью 10 секунд.

Настройка этой модели информатора не требует дополнительных устройств. После нажатия кнопки включения устройство на 30 секунд переходит в состояние ожидания выбора режима. О чем свидетельствует красный индикатор.

Выбор режима производится кнопкой «MODE». Запись и тестовое воспроизведение голосового сообщения, соответственно кнопками «REC» и «PLAY».

Достоинства и недостатки

Главные плюсы датчика шума для включения света:

• Существенное снижение энергопотребления системы подсветки.
• Уменьшение затрат на замену перегоревших лампочек.
• Доступная стоимость. Установка даже дорогих моделей быстро окупается в расчете на два выше приведенных преимущества.
• Приемлемый радиус действия — так, что прибор слышит шаги приближающегося человека с противоположного конца цеха, зала, длинного коридора.
• Большой выбор разнообразных моделей.
• Регулируемые параметры чувствительности и задержки времени отключения.

Из недостатков работы оборудования выделяется некорректная работа в условии наличия фоновых звуков, включая ложные срабатывания или полностью неработающее состояние. Подобные минусы чаще всего проявляются в очень шумной обстановке или у дешевых моделей.

Промышленные реле

Рассмотрим несколько моделей акустических реле, которые можно приобрести.

Лестничный автомат ASO-208

Внешний вид акустического реле ASO-208

Одно из недорогих реле от белорусских производителей — его можно приобрести за 300-400 рублей (около 7-8 долларов). Устройство вполне достаточно для стандартной лестничной площадки. Как видно на фото оно, поддерживает лампочки до 150 ват, чего хватает для освещения любой лестничной площадки даже лампами накаливания (хотя если экономить, то лучше применять светодиодные, энергосберегающие).

Реле монтируется прямо на стенку и имеет встроенный микрофон. Чувствительность микрофона регулируемая.

Например, если устройство установлено далеко от входных дверей, то ее можно увеличить, если же имеется фоновый шум, то уменьшить. Регулировка осуществляется ручкой, которую можно проворачивать отверткой или любым другим подобным инструментом.

При максимальном уровне гарантируется срабатывание даже на звон связки ключей.

В реле встроена задержка выключения на 1 минуту, после того как был распознан последний звук. Задержку, к сожалению, изменить нельзя.

Подключение просто:

1. К клеммам L и N подводим питание после выключателя или реле, которое исключит работу устройства в светлое время. Желательно чтобы на контакте L была фаза, а на N ноль. Хотя если перепутать реле все равно будет работать.
2. На оставшиеся две клеммы подключаем светильники.

Реле ЭВ-01

Внешний вид акустического реле ЭВ-01 Л

Это датчик шума для освещения уже российского производства (ООО «Реле и автоматика»), цена его тоже порядка 300-400 рублей. От предыдущего устройства отличается меньшей мощностью подключаемой нагрузки, всего лишь 60 Вт. Однако и этого хватит для большинства лестничных подъездов и площадок.

Как и в предыдущем случае, оно монтируется прямо на стену и имеет встроенный микрофон. Его чувствительность, к сожалению не регулируется. Производитель гарантирует срабатывание на любой звук в радиусе 5 метров. Присутствует также задержка выключения, она правда меньше всего 50 секунд.

Плюсом данного реле является наличие фотоэлемента, который разрешает работу только в темное время суток. Его чувствительность тоже не регулируется, поэтому нужно выбирать место установки устройства так, чтобы не было ложного срабатывания, например, от засветки через окно уличными фонарями.

Подключается устройство точно так же как и предыдущее, правда клеммы скрыты под крышкой корпуса.

Реле с Али Экспресс

Более дешевое устройство можно заказать на всем известной площадке Ali Express. Например, там предлагается акустическое реле Joying Liang (на сайте название: РАДУЯСЬ ЛЯН Звук Свет Управления Задержки Переключатель Поверхностного типа Энергосберегающие Акустическая Светло-активируется Реле, это последствия автоматического перевода) всего за 266 рублей.

Это устройство по своим характеристикам похоже на реле российского производителя.

1. Управляемая нагрузка — 60 Вт.
2. Время задержки — 40-50 сек.
3. Отсутствует возможность регулировки чувствительности микрофона и датчика света.

Подключается реле с помощью клемм выпущенными из корпуса проводами (их можно зажать во внешний клеммник).

Плюсы и минусы

Важнейшим преимуществом звукового переключателя перед классическими является простота и удобство использования. Пользователю не нужно думать, куда установить выключатель.

• работают с любыми электроприборами или источниками света;
• возможность включить и выключить бытовой прибор или свет, находясь в любой точке комнаты;
• отсутствие лишних проводов;
• надежность и длительный срок службы;
• бесшумность;
• безопасность.

• Современные датчики умеют распознавать звук, который нужен для включения и выключения. Пользователю нужно точно знать, на какой именно сигнал отреагирует сенсор.
• Зона чувствительности ограничена. В большой по площади комнате придется хлопать громко или подходить ближе к сенсору. Если увеличить чувствительность, датчик может ложно среагировать на аналогичные звуки.

Принцип работы

Акустический датчик включения света позволит бесконтактно включать и выключать свет в комнате Акустические датчики управления освещением по принципу работы делятся на два вида:

• Устройство реагирует на любой шум – это наиболее распространенный вид.
• Оборудование, которое реагирует на звуковые команды. Ассортимент подобных моделей невелик, как правило, дома устанавливают самодельные датчики.

Устройства, реагирующие на любой шум

Акустические датчики чаще всего устанавливают в коридорах или подъездах на лестничной клетке. Во время передвижения человек обязательно издает звуки, которые фиксирует датчик. Совместная работа с освещением основывается на следующих принципах:

Вариант №1	Вариант №2
Человек подошел к входной двери в подъезд. Датчик звука уловил шум и дал команду включить осветительный прибор. Пока человек поднимается, датчик не перестает улавливать звуки и не подает команду отключать лампу. После закрытия входной двери в комнату наступает тишина, реле устройства подает сигнал на отключение освещения в подъезде.	Оборудование улавливает звуки, на реле задержки подается сигнал о включении осветительного прибора. По истечении заложенного реле временем освещение автоматически отключается, независимо от того успел человек дойти до квартиры или нет.

Функция задержки отключения может быть встроена производителем в датчик или же дополнено после покупки самостоятельно.

В первом случае система также может быть оснащена функцией задержки, но не отключения, а включения. Такой подход позволяет сократить количество ложных срабатываний ламп, например, при кратковременном шуме.

Оборудование, которое реагирует на команды

Хлопковый выключатель «CLAPS EXT» – удлинитель с несколькими розетками Речь идет о более громких звуках, например, отчетливый хлопок в ладоши. Рабочее реле такого устройства представляет собой обыкновенное реле шума, только порог его срабатывания ваше и делится оно на две и более команды.

Пример: если хлопнуть один раз в ладоши – свет зажегся, хлопнуть два раза – все осветительные приборы погасли. Его можно устанавливать в жилых помещениях, но в доме с маленькими детьми не всегда удобно хлопать или издавать любые другие громкие звуки.

Технически более сложное в реализации устройство может реагировать на звуковые команды. Например, как браузер реагирует на фразу «Окей, Google».

Поговорим о датчике

Датчик для включения в комнате света с помощью звукового сигнала появился в продаже относительно недавно. Он представляет собой специальное устройство, состоящее из специальной конструкции, в которую вставляется лампочка. Иногда он имеет вид патрона, но наиболее часто встречается в форме пластиковой коробочки.

Он реагирует на звуковые сигналы, благодаря которым и происходит включение света. В роли звукового сигнала может выступать хлопок в ладоши.

Обратите внимание! Такой способ включения очень удобен, но только в ситуации, когда руки свободны. Поэтому некоторые датчики можно запрограммировать на конкретный звуковой сигнал, по которому будет происходить включение света

Установка такого оборудования позволяет снизить энергозатраты, так как многие из нас, ленясь тянуться к выключателю, просто не выключают свет, когда он не особо нужен. Кроме того, перемещение по дому в вечернее время станет более комфортным и безопасным, так как входя в комнату свет можно будет включить при помощи звука, избегая действий в слепую. Именно не включенный вовремя свет очень часто приводит к травмам.

Устройство и принцип действия

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.

Принцип работы

Звуковой датчик, необходимый для включения света относится к группе акустических механизмов. В основе принципа его работы лежит обнаружение устройством акустической волны. Такая волна распространяется по прибору, проникая вовнутрь. При этом он регистрирует любые отклонения от стандартных параметров, которые возникают в результате распространения звуковой волны. В качестве реперных точек используется скорость волны и ее амплитуда. Скорость волны, в свою очередь, регистрируется через показатель частоты и фазности.

Любой прибор, созданный для включения освещения в помещении с помощью звукового сигнала, должен устанавливаться в разрыве линии питания осветительного прибора.

Схема установки датчика

Сама же работа прибора идет по следующему алгоритму:

• прибор находится в режиме «акустический контроль». В данном режиме датчик способен уваливать звуковой сигнал;
• при наличии громкого акустического сигнала прибор его улавливает вследствие резкого изменения звукового фона;

Обратите внимание! В качестве звукового сигнала датчик может расценивать хлопок дверью, шаги человека, открытие двери, голос и т.д. при улавливании звуковой волны, прибор включает свет на 50 секунд

Это время он не реагирует на изменения звукового фона в помещении

при улавливании звуковой волны, прибор включает свет на 50 секунд. Это время он не реагирует на изменения звукового фона в помещении.

По такому алгоритму прибор работает до следующего изменения звукового фона в помещении. Если он не зарегистрировал акустические волны, то свет будет автоматически отключен.

При регистрации шума работа прибора будет продлена еще на 50 секунд. Этот алгоритм будет повторяться на всем протяжении эксплуатации прибора.

Также следует указать, что звуковой датчик в своей работе использует пьезоэлектрические материалы. В физике под пьезоэлектричеством понимают определенный вид электрического заряда, который формируется благодаря наличию механического напряжения. Пьезоэлектрические материалы при использовании электрического поля определенного заряда вызывают механическое напряжение. Таким образом, пьезоэлектрические звуковые сенсоры способствуют развитию механических волн с помощью электрического поля. На основе этих явлений и происходит работа акустических датчиков.

Акустический датчик

Приемником звукового сигнала здесь выступает микрофон. Он служит преобразователем акустических колебаний в имеющемся переменном электрическом напряжении.

Такие микрофоны бывают следующих типов:

• низкоомные – представляет собой катушку индуктивности, оснащенной подвижными магнитами. Они выступают в роли переменных резисторов;
• высокоомные – является эквивалентом переменного конденсатора.

Кроме этого микрофоны могут быть:

• электретными двухвыводными;
• электретными трехвыводными.

Но такие микрофоны имеют несколько некачественную передачу сигнала. Для улучшения их работы необходим специальный усилитель, который будет предварительно усиливать акустическую волну.

При всем том, что электретные микрофоны схожи с пьезодатчиками, они отличаются от них линейной передачей, а также значительно широкой частотой. Это позволяет прибору проводить обработку полученного сигнала без его искажения.

Как показывает практика, такой принцип работы очень надежный, что гарантирует длительную эксплуатацию прибора. Поэтому наслаждаться этим технологическим устройством вы будете довольно долго.

С датчиком, ориентированным на прием звукового сигнала, вы оптимизируете процесс включения света у себя в доме или в отдельной комнате. Установка прибора позволит вам больше экономить, и вы уже не будете с прежним страхом заглядывать в квитанции по электроэнергии.