Управление звуком и выключатель звуковой. Управление звуком с гарнитуры (Android)

Если вы хотите включать и выключать что нибудь с помощью хлопка или громкого слова то эта схема звукового выключателя решит все ваши проблемы.

Хлопок в ладоши, игра на детской дудочке или другом музыкальном инструменте-игрушке, просто напевание известной мелодии - все это примеры звуковых сигналов которые могут управлять выключателем звуковым.

В одном случае громкий звуковой сигнал зажжет табло на котором вспыхнет надпись «Тише», призывающая к спокойствию, в другом - включит или выключит электро или радиоустановку, в третьем - «оживит» игрушку.

Звуковой сигнал, поступает с и усиливается транзистором, а затем переключает триггер, который, управляет полевыми транзисторами. Цепочка R3C3 задает временную задержку переключения триггера и таким образом увеличивая помехоустойчивость схемы. . В качестве микрофона можно использовать пьезоизлучатели ЗП-1 ,ЗП-3.

Устройство акустического выключателя срабатывает на звуковой сигнал, например хлопок. Если его громкости достаточно, то он включает освещение в подъезде на одну минуту.

В схеме имеется интересная особенность для предотвращения зацикливания работы схемы, микрофон после включения света отключается автоматически, и включается обратно через несколько секунд после отключения освещения.

Аудио сенсор состоит из микрофона с встроенным предусилителем, сопротивления для изменения чувствительности R2, двухкаскадного усилителя звуковой частоты собранного на транзисторах, детектора на диодах и ключа управления на третьем транзисторе. В момент акустического воздействия переменное напряжение с выхода микрофона, приходит через усилитель, выпрямляется и приобретает некоторую постоянную величину.

А схема хлопкового выключателя может быть еще проще, если использовать микроконтроллер , не веришь смотри сам.

Эта простая игрушка - всего лишь демонстрация работы схемы кправления звуком. Названа она так потому, что, как и настоящий локатор излучает сигнал, а затем принимает его уже отраженным от каких-либо препятствий. Как только до какого-нибудь препятствия останется определенное расстояние, принятый звуковой сигнал возрастет до уровня, при котором сработает автоматика и выключит электродвигатель.

Как говорит само название, локатор работает в звуковом Диапазоне частот. Дальность действия его не превышает 100 см что вполне достаточно для решения некоторых практических задач. Так, оборудованная звуколокатором модель автомобиля не будет больше наталкиваться на препятствия, а вовремя остановится и спустя некоторое время отъедет назад (если будет оборудована соответствующей электроникой).

Чтобы лучше разобраться в работе звуколокатора, соберите вначале несложную приставку и проведите с ее помощью один эксперимент. Приставка (рис. 58) представляет собой обычный усилитель на двух транзисторах. На входе усилителя включен угольный микрофон ВМ1 (подойдет любой угольный микрофон, даже от детского телефона), а на выходе - малогабаритная динамическая головка ВА1 мощностью 0,1...0,25 Вт. Головка подключена к усилителю через трансформатор Т1, в качестве которого можно использовать любой выходной трансформатор от малогабаритного транзисторного («карманного») приемника. Если первичная обмотка трансформатора со средним выводом, нужно использовать половину обмотки - между отводом и любым из выводов.

Оксидные конденсаторы - К.50-3, постоянные резисторы - МЛТ-0,25, переменный R3 - любой, например СП-I, источник питания - батарея 3336.

Для проверки работы приставки удалите от нее микрофон на несколько метров и положите около него будильник либо большие мужские наручные часы (но только не электронные). Подбором резистора R2 установите ток коллектора транзистора VT1 равным 2...3 мА, а подбором резистора R4 - ток коллектора транзистора VT2 (20...30 мА). Теперь в головке должно быть слышно достаточно громкое тиканье часов. Перемещением движка переменного резистора R3 громкость звука можно уменьшать до полного исчезновения или, наоборот, увеличивать до максимума.

Далее возьмите любую книгу и медленно подносите ее сверху к головке и микрофону так, чтобы книга была параллельна плоскости стола. Излучаемые головкой колебания будут отражаться от книги, поступать на микрофон и усиливаться. Звук в головке станет громче. При расстоянии в 50...60 см послышится слабый писк, который по мере дальнейшего приближения книги будет все громче и громче. Частота писка тоже не останется постоянной - она повысится.

Уберите книгу - звук исчезнет. Книга в этом опыте заменяет то препятствие, которое должен обнаружить звуколокатор.

Если же головку и микрофон расположить вертикально, приставку можно использовать для звуковой сигнализации о приближении на критическое расстояние к препятствию, например стене комнаты. Такой принцип и использован в звуколокаторе, принципиальная схема которого приведена на рис. 60.

Кроме уже известных вам головки, микрофона и двухкаскад-ного усилителя, в звуколокаторе применено электронное реле на транзисторе VT3. Оно служит для того, чтобы при приближении модели со звуколокатором к препятствию автоматически выключалось питание электродвигателя (или электродвигателей) и модель останавливалась.

Работает электронное реле так. Когда на его вход ничего не подано, транзистор VT3 немного приоткрыт (током, протекающим через резистор R5), и через обмотку реле К.1 протекает небольшой ток. Когда на входе электронного реле появляется сигнал частотой 100...1000 Гц и напряжением 15...20 мВ, он усиливается транзистором VT3 в 10...30 раз. Нагрузкой усилителя является электромагнитное реле. С обмотки реле усиленное напряжение поступает через конденсатор С4 на выпрямитель, выполненный на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение в отрицательной полярности подается через резистор R6 на базу транзистора VT3 и полностью открывает его (транзистор входит,в режим.насыщения). Срабатывает реле К1. Своими контактами оно может отключить питание электродвигателя или подать сигнал на устройство управления разворотом модели.

Транзисторы следует взять серий МП39 - МП42 с коэффициентом передачи тока не менее 40. Реле - любое, срабатывающее при токе не более 35 мА и сопротивлением обмотки не более 250 Ом (например, реле РЭС15, паспорт РС4.591.002, РС4.591.003; РКН, паспорт РС4.503.164, РС4.500.183). Оксидные конденсаторы - К50-3, постоянные резисторы - МЛТ-0,25, переменный R2 - СПО-0,5.

Детали звуколокатора, кроме головки, микрофона, выключателя питания и батареи 3336, можете расположить на плате из любого изоляционного материала (рис. 61). Расположение деталей может быть, конечно, иным - все зависит от используемых деталей.

Поскольку для повышения точности определения цели излучатель и приемник должны быть узконаправленными, в звуколокаторе применены самодельные микрофон и головка. Они выполнены на базе капсюлей ДЭМШ-1 и имеют одинаковую конструкцию (рис. 62). Для капсюлей вытачивают из эбонита или органического стекла держатели, в которые сверху вставляют отрезки толстого медного провода под выводы капсюля.

В конусообразное отверстие держателя вклейте рупор, изготовленный из тонкого прессшпана. Держатели прикрепите к поролоновой подушке с помощью винтов, а подушку приклейте к модели. Для примера показана на рис. 63 самодельная модель трехколесной тележки, на которой установлен звуколокатор.

Налаживание звуколокатора начинают с проверки тока коллектора транзистора VT3 при отсутствии сигнала на входе электронного реле. Он должен быть в пределах 1...3 мА. Устанавливают такой ток подбором резистора R5. Если после этого подключить параллельно резистору R5 резистор сопротивлением 1...2 кОм, ток коллектора должен возрастать и быть не менее тока срабатывания реле.

Затем переменным резистором R2 устанавливают максимальную чувствительность звуколокатора (движок резистора в нижнем по схеме положении). Приближая к звуколокатору препятствие, например щит из фанеры или альбом для рисования, определяют наибольшее расстояние до препятствия, при котором срабатывает реле. Перемещением движка резистора R2 подбирают такую чувствительность, при которой модель будет останавливаться на заданном расстоянии от препятствия.

Шум мешает любым занятиям - это ясно каждому. Но порою мы слишком поздно спохватываемся, что в классе или другом помещении, где идет работа, уже давно громкость нашего разговора или спора превышает допустимую. Надо бы говорить тише, а мы увлеклись и не замечаем, что мешаем окружающим.

Если же установить в помещении автомат, следящий за громкостью звука, то при достижении определенного, заранее заданного, уровня громкости автомат сработает и зажжет настенное табло «Тише» либо подаст звуковой сигнал.

Схема сравнительно простого звукового реле приведена на рис. 64. Оно собрано на трех транзисторах и является приставкой к трансляционному громкоговорителю. Выбор такого громкоговорителя объясняется тем, что в нем есть динамическая головка, повышающий (со стороны головки) трансформатор и регулятор чувствительности - переменный резистор. Динамическая головка выполняет роль микрофона - датчика сигнала звуковой частоты. Преобразованные ею звуковые колебания в виде электрического сигнала звуковой частоты повышаются трансформатором и со вторичной обмотки поступают на переменный резистор R1. Чем ближе его движок к верхнему по схеме выводу, тем больше уровень сигнала на крайних выводах резистора. Этот сигнал и подается на первый каскад автомата, собранный на транзисторе VT1.

С нагрузки каскада - резистора R4 сигнал подается на второй каскад, собранный на транзисторе VT2 и нагруженный на трансформатор Т1. Он подобен выходному трансформатору: его первичная (I) обмотка содержит большее число витков по сравнению со вторичной (II).

Снимаемый со вторичной обмотки сигнал выпрямляется диодом VD1, а конденсатор С4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. В результате на конденсаторе С4 образуется падение постоянного напряжения, которое складывается с падением напряжения на резисторе R8 и подается на базу транзистора VT3. В результате этот транзистор открывается настолько, что в его коллекторной цепи протекает ток, достаточный для срабатывания реле К1. Своими контактами К1.1 оно включает гирлянду EL1 (для простоты показана одна лампа), освещающую надпись «Тише». Параллельно гирлянде может быть включен, например, мелодичный звонок или другой звуковой сигнализатор, извещающий о превышении уровня шума.

А какова роль конденсатора С5, включенного между коллектором и базой транзистора? Он предотвращает срабатывание электронного реле от кратковременных, даже довольно сильных, звуковых сигналов. В то же время этот конденсатор обеспечивает некоторую задержку отпускания реле по окончании звукового сигнала.

Нужный режим работы выходного транзистора обеспечивается резисторами R7 - R9, они же способствуют термостабилизации режима.

Транзисторы могут быть серий МП39 - МП42 с возможно большим коэффициентом передачи тока (не менее 30), диод - любой из серии Д9. Динамическая головка ВА1, трансформатор Т1 и переменный резистор R1, как было сказано выше, - принадлежность абонентского трансляционного громкоговорителя. Он может быть любым, но более чувствителен громкоговоритель, рассчитанный на напряжение сети 30 В (у него больше коэффициент трансформации трансформатора Т1, а значит, и большее «усиление» сигнала звуковой частоты). Трансформатор Т2 - согласующий от любого малогабаритного транзисторного приемника. Важно, чтобы число витков вторичной обмотки было в З..Д5 раза меньше числа витков первичной обмотки. К примеру, трансформатор от радиоприемника «Селга» имеет следующие числа витков обмоток: I - 1600, II - 2X500. Значит, для автомата подойдет лишь половина вторичной обмотки (500 витков). А вот у трансформатора радиоприемника «Сокол» иные данные обмоток: I - 2100 витков, II - 2X290 витков. Ясно, что в этом случае нужно использовать всю вторичную обмотку (580 витков).

Резисторы - МЛТ-0,25, конденсаторы - К50-6 или другие. Электромагнитное реле может быть РК.М, РКН с сопротивлением обмотки 200...500 Ом и напряжением срабатывания до 7 В (к примеру, реле РКН, паспорт РС4.512.004, реле РКМ, паспорт РС4.500.818). Контакты реле должны быть рассчитаны на коммутацию нагрузки при сетевом напряжении 220 В. Если у реле несколько групп контактов, их нужно соединить параллельно, чтобы они выдерживали большой ток и не обгорали. Если же в световом табло используются мощные лампы, понадобится промежуточное реле, например МКУ48. Через его контакты включают лампы табло, а питание на обмотку реле подают через контакты реле автомата.

Детали усилителя и электронного реле монтируют на одной плате (рис. 65), а реле и источник питания располагают на другой. Обе платы устанавливают цнутри корпуса громкоговорителя, на лицевой стенке которого укрепляют выключатель. От контактов реле к табло ведут двухпроводный шнур, а само табло включают в сеть с помощью другого такого же шнура, но с вилкой на конце.

Налаживание автомата начинают с установки режима работы транзистора VT1, а значит, и VT2, поскольку связь между ними гальваническая, т. е. непосредственная. Громкоговоритель отключают от входа усилителя и включают в цепь коллектора первого транзистора миллиамперметр на 1...3 мА. Подбирают резистор R2 с таким сопротивлением, чтобы коллекторный ток был 0,6...0,8 мА.

Далее налаживают электронное реле. Резистор R7 заменяют цепочкой из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 20...24 кОм и переменного сопротивлением 150 или 220 кОм. Сначала движок переменного резистора устанавливают в положение наибольшего сопротивления. Затем плавным перемещением движка уменьшают сопротивление резистора до тех пор, пока не сработает реле. Далее, наблюдая за якорем реле, медленно увеличивают сопротивление резистора. Как только реле отпустит, выключают автомат, измеряют получившееся сопротивление цепочки и впаивают резистор R7 с таким сопротивлением.

После этого подключают громкоговоритель и проверяют действие автомата при разной громкости звука. Уровень сигнала, при котором должно срабатывать реле, устанавливают переменным резистором R1.

Акустический автомат, реагирующий на звуковой сигнал, может срабатывать не только при определенной громкости звука, но и при соответствующей частоте. Таким избирательным свойством обладает предлагаемая ниже игрушка.

Внешне игрушка выполнена в виде корпуса квадратного сечения (рис. 66) с отверстием в верхней стенке. Из отверстия выглядывает фигурка змеи. Стоит заиграть, скажем, на дудочке или электронном рояле - и из корпуса игрушки, словно живая, поднимается змея. Туловище ее покачивается из стороны в сторону, язык колеблется, глаза горят.

Селективное акустическое устройство, смонтированное внутри корпуса, реагирует на звук определенной частоты, скажем, когда на рояле исполнитель периодически нажимает клавишу нужного тона. Селективное устройство срабатывает и включает механизм подъема змеи и покачивания ее из стороны в сторону. Как только звучание выбранного тона прекращается, змея застывает в неподвижности.

Схема электронной «начинки» игрушки приведена на рис. 67. Селективное устройство выполнено на транзисторах VT1 - VT6. Звуковой сигнал воспринимается микрофоном ВМ1 и преобразуется им в электрический сигнал звуковой частоты. Он усиливается тремя каскадами, причем в третьем каскаде благодаря введению диода VD1 происходит ограничение максимальной амплитуды выходного сигнала, необходимое для четкой работы устройства - выбора только сигнала «своей» частоты.

С нагрузки третьего каскада (резистор R7) сигнал поступает на селективное электронное реле, срабатывающее от входного сигнала частотой примерно 1000 Гц - на эту частоту настроен контур L1C6. При срабатывании реле К1 его контакты К1.1 включают реле выдержки времени, выполненное на транзисторах VT5, VT6 и электромагнитном реле К2. Продолжительность выдержки реле изменяют подстроечным резистором R12.

Как только хотя бы на мгновенье замыкаются контакты К1.1, сразу же срабатывает реле К.2. Контактами К2.1 оно включает электродвигатель Ml, приводящий в действие механизм подъема (или опускания) и покачивания змеи.

На транзисторах VT7, VT8 собран мультивибратор, а на VT9 - усилитель тока, питающий электромагнитное реле КЗ. Между якорем реле и язычком змеи натянута швейная нить, поэтому колебания якоря с частотой мультивибратора передаются язычку - он устроен так, что примерно посередине закреплен на оси, вокруг которой перемещается выступающая наружу часть, а нить дергает за конец утопленной части.

Глаза змеи сделаны из светодиодов HL1 и HL2, вспыхивающих сразу же после подачи на игрушку сетевого напряжения.

Транзисторы VT1 - VT5, VT7, VT8 могут быть серий МП39 - МП42, a VT6, VT9 - серий МП25, МП26 с возможно большим статическим коэффициентом передачи тока. Диоды VD1, VD2 - любые из серий Д9, VD3 - VD8 - любые из серий Д226, VD9 - любой, рассчитанный на выпрямленный ток не менее 3 А.

Электромагнитные реле К1 и КЗ - РЭС10, паспорт РС4.524.303, РС4.524.308, либо другие, срабатывающие при напряжении до 7 В и токе не более 80 мА; К2 может быть таким же, но более надежно будет работать РЭС9, паспорт РС4.524.202, - его замыкающиеся контакты нужно включить параллельно.

Катушка индуктивности L1 выполнена на магнитопроводе, составленном из трех вместе сложенных колец типоразмера К10Х Х6ХЗ из феррита 400НН или 600НН. Число витков 600, провод ПЭВ-1 0,1. Подстроечные резисторы СПЗ-16 или другие, остальные резисторы МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы - К50-6; С6, С7 - МБМ. Светодиоды - любые другие, с постоянным прямым напряжением не более 4 В. Нужный ток через них, а значит, яркость свечения устанавливают подбором резистора R20. Микрофон - МД200 или капсюль от головных телефонов ТОН-1, ТОН-2. Электродвигатель Ml - СП201 от стеклоочистителя автомобиля, но подойдет и любой другой подобный двигатель. Он удобен тем, что содержит редуктор, обеспечивающий небольшую частоту вращения выходной оси. А это упрощает конструкцию механизма перемещения змеи. Трансформатор питания - готовый или самодельный, мощностью не менее 40 Вт, с переменным напряжением на обмотке II - 6...7 В при токе до 0,2 А, а на обмотке III - 12 В при токе до 3 А.

Как уже было сказано ранее, конструктивно игрушка выполнена в виде корпуса с отверстием в верхней стенке. Внутри корпуса расположена вертикальная стойка 8 (рис. 68) с пазами, в которых с небольшим трением перемещается деревянная площадка 9. К площадке прикреплена фигурка змеи 6, выпиленная из фанеры и обклеенная эпоксидной шпаклевкой, и металлический уголок 10. На уголке размещено реле КЗ со снятым кожухом. Через отверстие в фигурке пропущена нить, связывающая якорь реле с язычком 7.

Рядом со стойкой укреплен на кронштейне 2 электродвигатель 1 так, что его выходная ось опущена вниз. На ось надета резиновая втулка 13, через которую она прижимается к ободу диска 3 - он может быть как металлический, так и деревянный. На некотором расстоянии от центра к диску прикреплена нить 4, пропущенная через прикрепленные к дну корпуса и верху стойки колечки 5 и закрепленная другим концом на площадке. Когда электродвигатель поворачивает диск, нить то натягивается, то отпускается. Площадка с фигуркой то поднимается вверх, то опускается (под действием массы фигурки).

А чтобы фигурка поворачивалась из стороны в сторону, стойка закреплена вверху и внизу в опорах, как в подшипниках. С помощью рычага 11 нижний конец стойки соединен с небольшим диском 12, прикрепленным к концу выходной оси электродвигателя. Причем точка крепления рычага немного отстоит от центра диска (как и в случае крепления нити 4), благодаря чему при вращении диска рычаг поворачивает стойку в стороны.

Детали электронной части игрушки, кроме микрофона, трансформатора, выключателя и предохранителя, смонтированы на плате (рис. 69), которая размещена на боковой стенке корпуса. Рядом с платой к стенке прикреплен на кронштейне и поролоновой прокладке микрофон. Трансформатор прикреплен к дну корпуса, выключатель расположен на задней стенке, здесь же установлен и держатель с предохранителем.

Налаживают игрушку поэтапно. Убедившись в том, что постоянное напряжение на конденсаторе СП равно примерно 9 В, отсоединяют минусовый вывод конденсатора С4 от выводов коллектора транзистора VT3 и резистора R7 и подают на него (относительно общего провода) сигнал с генератора ЗЧ амплитудой 3 В, а в коллекторную цепь транзистора VT4 включают миллиамперметр на 50...100 мА. Перестраивая частоту генератора, при неизменной амплитуде сигнала находят резонансную частоту контура L1C6 (по максимальному току коллектора транзистора VT4). При необходимости ее подстраивают до требуемой частоты (скажем, 1000 Гц) подбором конденсатора Сб.

Ток коллектора, при котором срабатывает реле К1, устанавливают на резонансной частоте подстроечным резистором R9. Когда амплитуда сигнала генератора будет уменьшена почти до нуля, ток коллектора должен быть меньше тока отпускания реле - его устанавливают подбором резистора R10.

Далее восстанавливают соединение конденсатора С4 с деталями устройства и проверяют чувствительность акустического включателя, издавая на некотором расстоянии от микрофона звук частотой около 1000 Гц. Можно воспользоваться для этих целей покупными детскими дудочкой либо роялем или построить по описанию, приведенному в одной из последующих глав, электромузыкальный инструмент. Максимальную чувствительность (т. е. наибольшее удаление от источника сигнала, при котором автомат сработает) устанавливают подбором резисторов Rl, R3.

Затем проверяют реле времени. Замкнув кратковременно контакты К1.1, включают секундомер и замечают время, в течение которого контакты реле К2 будут находиться в замкнутом состоянии. Перемещением движка подстроечного резистора R12 устанавливают его равным приблизительно 5 с.

Если напряжение на электродвигателе будет недостаточно, можно подключить параллельно его выводам оксидный конденсатор (плюсовым выводом к катоду диода VD9) такой емкости, чтобы постоянное напряжение на электродвигателе составило 11...12 В.

А теперь поговорим об автоматах, которые по звуковым сигналам способны включать или выключать нагрузку (радиоприемник, телевизор, магнитофон и т. д.). Скажем, при одном сравнительно громком сигнале (хлопок в ладоши) автомат включает нагрузку в сеть, при другом выключает. Перерывы между хлопками могут быть сколь угодно большими, и все это время нагрузка будет либо включена, либо выключена. Подобный автомат и получил название акустический выключатель.

Если автомат управляет только одной нагрузкой, его можно считать одноканальным, как, например, акустический выключатель, схема которого приведена на рис. 70. По ней и разберем работу автомата. Начнем с того момента, когда раздался звуковой сигнал. Микрофон ВМ1, являющийся датчиком автомата, преобразовал его в электрический сигнал звуковой частоты. С движка подстроечного резистора R1 (он является регулятором усиления автомата, а значит, регулятором порога срабатывания акустического выключателя) часть сигнала подается через конденсатор С1 на первый каскад усилителя ЗЧ, выполненный на транзисторе VT1.

Нужное для нормальной работы транзистора напряжение смещения на базе образуется благодаря включению между базой и коллектором резистора R2.

С нагрузки первого каскада (резистор R3) усиленный сигнал поступает через конденсатор СЗ на следующий каскад, выполненный на транзисторе VT2 по такой же схеме, что и первый. С коллекторной нагрузки (резистор R6) сигнал подается через конденсатор С4 на каскад, выполненный на транзисторе VT3. Он одновременно является усилителем переменного напряжения и усилителем постоянного тока. С подобным каскадом вы уже встречались ранее (в звуколокаторе, в игрушке «Дрессированная змея»). Если сигнала нет, смещение на базе транзистора незначительное - оно зависит рт сопротивления резистора R7. Через нагрузку каскада (обмотку реле) протекает слабый ток, недостаточный для срабатывания реле.

Как только на базе появляется сигнал ЗЧ, он усиливается, выделяется на обмотке реле (она представляет для таких сигналов сравнительно большое сопротивление) и поступает через конденсатор С5 на детектор. В результате напряжение смещения на базе транзистора возрастает, увеличивается и постоянный ток в цепи коллектора транзистора. Срабатывает реле К1.

В таком положении реле находится недолго - это зависит от продолжительности звукового сигнала. Но и этого времени вполне достаточно, чтобы контакты К1.1, замкнувшись, подали сигнал на своеобразный триггер - импульсное устройство с двумя устойчивыми состояниями, - выполненный на реле К2.

Рассмотрим подробнее работу триггера. Сразу же после включения автомата заряжается до напряжения питания оксидный конденсатор С6 (через резистор R8 и нормально замкнутые контакты группы К2.1). Как только замыкаются контакты К1.1, конденсатор С6 подключается к обмотке реле К.2, и оно срабатывает. Замыкающиеся контакты группы К2.1 подключают к источнику питания обмотку реле К2 (через резистор R9), и оно встает на самоблокировку. Теперь при замыкании контактов К1.1 реле К2 будет удерживаться током, протекающим через его обмотку и резистор R9. А конденсатор С6 при этом разрядится через резисторы R8 и R10.

При следующем появлении звукового сигнала, когда вновь сработает реле К.1, контакты К. 1.1 подключат разряженный конденсатор С6 к обмотке реле К2. При этом через цепь R9C6 потечет зарядный ток конденсатора, напряжение на обмотке реле упадет и реле отпустит. Контакты К2.1 возвратятся в исходное положение.

Таким образом, от одного звукового сигнала реле К2 срабатывает, от другого отпускает. Соответственно его контакты К2.2 либо подключают нагрузку, питающуюся через разъем XS1, к сети, либо отключают ее.

Для питания акустического выключателя использован блок, состоящий из понижающего трансформатора Т1 и двухполупериодного выпрямителя, выполненного на диодах VD3 - VD6 по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение фильтруется оксидным конденсатором С7. Чтобы предупредить возможное самовозбуждение усилителя, питание на первый каскад подается через фильтрующую цепочку R4C2.

О деталях автомата. Транзисторы первых двух каскадов высокочастотные. Объясняется это вовсе не необходимыми частотными параметрами усилителя, а получением возможно большего усиления при меньшем числе каскадов. А для этого нужны транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи. Таким требованиям отвечают транзисторы П416Б. Отберите те из них, у которых коэффициент передачи 100... 120. В третьем каскаде можно использовать транзисторы МП25А, МП25Б, МП26А, МП26Б с коэффициентом передачи 30...40.

В детекторе могут работать диоды Д9В - Д9Л или Д2Б - Д2Ж, а в выпрямителе - любые из серий Д226, Д7. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25, подстроечный - СПО-0,5. Оксидный конденсатор С2 - К50-12, С6 и С7 - К50-3, остальные - МБМ.

Реле К1 - РЭС6, паспорт РФО.452.143, с сопротивлением обмотки 550 Ом, током срабатывания 22 мА и током отпускания 10 мА. Реле К2 - РЭС9, паспорт РС4.524.200, с сопротивлением обмотки 500 Ом, током срабатывания 28 мА и током отпускания 7 мА. Подойдут и другие реле, но при их выборе следует помнить, что реле К.1 должно срабатывать при токе не более 25 мА и отпускать при токе не менее 8 мА, а К2 срабатывать при токе не более 40 мА и отпускать при 6... 15 мА.

Под эти детали и рассчитана печатная плата (рис. 71), изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Соединительные проводники выполнены методом прорезания изоляционных канавок в фольге. Для крепления реле К1 в плате вырезано окно прямоугольной формы, под колодки же с контактами реле К2 в плате выпилены фигурные отверстия. Соединения выводов обмоток и контактов обоих реле выполнены со стороны печатных проводников. С этой же стороны смонтированы резисторы R8 - R10.

Если есть возможность, выполните проводники методом травления рисунка платы в соответствующем растворе - тогда проводники могут быть меньшей ширины, что уменьшит склонность усилителя к самовозбуждению. Можно вообще обойтись без фольгированного материала и смонтировать детали навесным способом на плате таких же размеров из подходящего изоляционного материала. Для подпайки выводов деталей на плате устанавливают монтажные шпильки и соединяют их между собой в соответствии со схемой.

Двумя уголками плату прикрепляют к дну корпуса (рис. 72), изготовленного из органического стекла. Заготовки стенок и дна корпуса соединены между собой металлическими уголками. Верхняя крышка корпуса съемная, она крепится винтами к уголкам. Снаружи такой корпус можно оклеить декоративной пленкой.

В передней стенке корпуса вырезано отверстие диаметром 14 мм и напротив него изнутри приклеен звуковой датчик - капсюль от головных телефонов ТОН-2. Подойдут капсюли от других телефонов, например ТОН-1, ТЭГ-1, капсюли ТК.-47, ДЭМШ.

В боковой стенке напротив подстроечного резистора просверлено отверстие под отвертку. На задней стенке размещены выключатель питания Q1 (тумблер ТВ2-1), держатель предохранителя с предохранителем FU1 и двухгнездная розетка XS1. Через отверстие в задней стенке выведен шнур питания с вилкой ХР1 на конце.

Рядом с платой к дну корпуса прикреплен трансформатор питания Т1. Он самодельный и выполнен на магнитопроводе Ш16Х Х32. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II - 160 витков ПЭВ-1 0,2. Подойдет и готовый трансформатор мощностью не менее 5 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 13...15 В.

Прежде чем налаживать автомат, нужно тщательно проверить монтаж, убедиться в надежности соединений. Включив автомат, измеряют выпрямленное напряжение на конденсаторе С7 (примерно 19 В), а затем - напряжение на конденсаторе С2 (около 7,5 В). Затем измеряют ток коллектора транзистора VT1 (1,2 мА) и VT2 (1,5 мА) и при необходимости устанавливают их подбором резисторов.R2 и R5 соответственно.

После этого движок подстроечного резистора RI устанавливают в верхнее по схеме положение, прикрывают микрофон и измеряют ток коллектора транзистора VT3 (2 мА) - он должен быть хотя бы на 1...2 мА ниже тока отпускания используемого реле. Точнее этот ток устанавливают подбором резистора R7.

Открыв микрофон и плавно перемещая движок резистора из нижнего по схеме положения в верхнее, хлопают в ладоши и замечают увеличение тока коллектора транзистора VT3. При определенном положении движка резистора этот ток должен возрастать до тока срабатывания реле К1, но по окончании хлопка падать ниже тока отпускания.

Далее включают в розетку XS1 вилку настольной лампы и проверяют действие триггера. При первом хлопке лампа должна, например, зажигаться, а при последующем - гаснуть. Если же она при хлопке зажигается, а после него сразу же гаснет, значит протекающий через резистор R9 и обмотку реле К2 ток ниже тока отпускания. В этом случае достаточно подобрать резистор R9.

Может наблюдаться и такое явление - лампа хорошо управляется хлопками, а, например, после громкого и продолжительного произнесения какого-нибудь слова не гаснет. Это свидетельствует о том, что протекающий через резистор R8 и обмотку реле К2 ток выше тока отпускания, и он удерживает якорь реле. Достаточно подобрать резистор R8 с большим сопротивлением - и дефект будет устранен.

Окончательно движок подстроечного резистора устанавливают в такое положение, при котором настольная лампа зажигается от хлопка в ладоши с расстояния 4...5 м. Стабильность работы автомата желательно проверить при пониженном на 10 % напряжении сети (например, с помощью автотрансформатора).

Мощность нагрузки, подключаемой к автомату, определяется в основном допустимым током через контакты К.2.2 и не должна превышать 100 Вт. Для более мощной нагрузки желательно заменить реле РЭС9 на МК.У48 или аналогичное, рассчитанное на коммутацию нагрузки мощностью до 500 Вт.

Если вы решили изготовить такую приставку к настольной лампе, совсем не обязательно выполнять ее в виде отдельной конструкции. Можно изготовить декоративную подставку под лампу и в ее корпусе разместить детали автомата.

Многие годы на страницах популярных изданий публиковались описания различных вариантов акустических выключателей, управляющих, как и вышеописанный автомат, лишь одной нагрузкой. И вот в 1985 году популярный радиолюбительский журнал «Радио» объявил мини-конкурс на разработку автомата, способного управлять двумя, тремя и большим числом нагрузок. В результате радиолюбители предложили самые разнообразные варианты двух-, трех- и четырехканальных выключателей, отличающихся схемными решениями, принципом действия, элементной базой. Эти варианты наверняка найдут применение и в вашей конструкторской деятельности, поэтому познакомимся с некоторыми наиболее интересными конструкциями. Начнем с двухканаль-ных выключателей.

Схема одного из них, предложенного киевлянином С. Рыбаевым, приведена на рисунке выше. Звуковым датчиком в нем работает угольный микрофон ВМ1. Сигнал с датчика поступает через конденсатор С1 на ждущий мультивибратор, собранный на элементах DD1.1, DD1.2. Длительность формируемого им импульса зависит от номиналов деталей R4, С2 и должна быть больше длительности входного акустического сигнала (т. е. продолжительности хлопка).

Выходной сигнал этого мультивибратора поступает на второй ждущий мультивибратор, выполненный на элементах DD1.3, DD1.4. Но длительность его импульса намного превышает длительность импульса первого мультивибратора - она выбрана такой, чтобы могло прозвучать максимальное число звуковых сигналов-команд (хлопков в ладоши).

Одновременно выходной сигнал первого мультивибратора поступает на вход триггера DD2.1, который совместно с триггером DD2.2 составляет двухразрядный двоичный счетчик импульсов. На входы же R обоих триггеров поступает выходной сигнал второго мультивибратора.

Прямые выходы триггеров соединены с входами D триггеров DD3.1 и DD3.2, на которых выполнен регистр памяти. Входы С триггеров регистра подключены ко второму ждущему мультивибратору. Входы R триггеров соединены с дифференцирующей цепочкой C5R7, служащей для запрета работы регистра в момент включения питания, а значит, включения какой-либо нагрузки без управляющего звукового сигнала. К выходам регистра памяти подключены транзисторные ключи с электромагнитными реле, нормально разомкнутые контакты которых стоят в цепи нагрузок.

Как только раздается звуковая команда (хлопок в ладоши) и на выводах микрофона появляется электрический сигнал, первый ждущий мультивибратор вырабатывает тактовый импульс и подает его на счетный вход триггера DD2.1. На выходах счетчика появляются сигналы двоичного кода, т. е. уровень логической 1 появится на выводе 1 при одном хлопке, на выводе 13 - при двух, на обоих выводах - при трех. Если же последуют четыре хлопка, .счетчик установится в исходное состояние - на обоих его выходах будут уровни логического 0.

Подавая различное число звуковых сигналов, можно включать или выключать нагрузки в любой последовательности.

Каково назначение второго ждущего мультивибратора? При поступлении первого звукового сигнала он включает счетчик импульсов, одновременно запрещая работу регистра памяти. По окончании хлопка (или хлопков) второй мультивибратор возвращается в исходное состояние и в регистр памяти записывается информация с выходов счетчика. Только после этого включится или выключится соответствующая нагрузка.

В автомате могут быть использованы аналогичные по назначению микросхемы серий К561, К564. Транзисторы должны быть со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50, а реле - срабатывающие при напряжении 7...8 Вис контактами, рассчитанными на управление данными нагрузками (телевизор, радиоприемник и т. д.).

Питать автомат можно от источника постоянного тока напряжением 9 В ±5 % при токе нагрузки до 100 мА. В исходном состоянии потребляемый автоматом ток не превышает 10 мА.

При налаживании автомата подстроечным резистором R3 устанавливают такое напряжение на входе элемента DD1.1, при котором первый мультивибратор находится в устойчивом состоянии (на выводе 4 элемента DD1.2 уровень логического 0).

Похожий по принципу действия автомат предложил В. Димов из Народной Республики Болгарии (г. Русе). Выполнен он на микросхемах серии К155 и транзисторах. В автомате использованы угольный микрофон ВМ1, два ждущих мультивибратора (один - на элементах DD1.1 и DD1.2, второй - на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT2), счетчик импульсов на триггерах DD2.1, DD2.2 и электронные ключи на транзисторах VT3 - VT5 с электромагнитными реле К1 - КЗ.

Как и в предыдущей конструкции, при подаче сигнала (хлопок в ладоши) срабатывают оба ждущих мультивибратора. Первый формирует тактовый импульс, поступающий на счетчик, второй - импульс «ожидания», необходимый для отключения цепи нагрузок (контактами К1.1) на период работы счетчика.

Когда второй мультивибратор возвратится в исходное состояние, реле К1 отпустит и контактами К1.1 подаст напряжение питания на остальные реле. В зависимости от состояния счетчика будет включена либо первая нагрузка, либо вторая, либо обе, либо обе выключены. Состояние счетчика, а значит, работу той или иной нагрузки контролируют по светодиодам HL1, HL2, которые могут быть для наглядности разных цветов свечения.

Несколько иное решение реализовано в акустическом автомате (рис. 75), предложенном одесситом А. Поповым. В нем сигнал акустического датчика - микрофона ВМ1 усиливается каскадом на транзисторах VT1, VT2, в котором конденсаторами С1 и С2 введено ограничение полосы пропускания в области нижних частот, что повысило помехозащищенность автомата к посторонним шумам.

Далее следуют два ждущих мультивибратора (один - на элементах DD1.1, DD1.2 и транзисторе VT3, другой - на транзисторах VT4, VT5 и элементе DD1.3), триггер сброса DD2, двоичный счетчик на триггерах DD3.1, DD3.2 и ключевое устройство на элементе DD1.4, транзисторах VT6, VT7 и электромагнитных реле Kl, K2.

Появляющийся (в результате хлопка в ладоши) на выходе усилителя сигнал звуковой частоты в виде серии импульсов разной амплитуды и длительности запускает первый ждущий мультивибратор, который вырабатывает два одиночных импульса одинаковой длительности, но разной полярности. Положительный импульс с вывода 6 элемента DD1.2 поступает на вход счетчика, а отрицательный импульс с вывода 3 элемента DD1.1 - на второй ждущий мультивибратор. Выходной сигнал этого мультивибратора воздействует на триггер DD2, который управляет работой счетчика. Одновременно этот сигнал поступает на элемент DD1.4, в результате чего открываются диоды VD1, VD2 и закрываются транзисторы VT6, VT7.

А в это время на вход счетчика поступают импульсы, преобразованные из акустических сигналов-хлопков. По окончании времени выдержки второго мультивибратора (1,5...2 с после последнего хлопка) диоды VD1, VD2 закрываются. В зависимости от состояния счетчика транзисторы VT6, VT7 могут быть либо открыты (один или оба), либо закрыты (тоже один или оба).

Особенностью автомата является работа второго ждущего мультивибратора - отсчет его выдержки начинается с каждого нового хлопка. Он как бы «ждет», когда кончатся сигналы-хлопки, а затем возвращается в исходное состояние. При этом изменяет свое состояние и триггер DD2. Если от первой серии хлопков он не мог сбросить счетчик в нулевое состояние и на выходе счетчика появлялась определенная информация, то после следующей серии хлопков (или одного хлопка - не имеет значения) триггер DD2 сбросит счетчик на нуль, и все нагрузки окажутся обесточены. Поэтому условно можно считать, что первые хлопки используются для включения нужной нагрузки (или обеих нагрузок), а последующие - на выключение. Так, по одному хлопку в режиме включения сетевое напряжение подается на первую нагрузку (срабатывает реле K1), по двум - на вторую (срабатывает реле К2), по трем - на обе (срабатывают оба реле).

Для контроля состояния счетчика и включения нагрузок служат светодиоды HL1 и HL2. Нагрузки включают в сеть последовательно с контактами реле (как это было в одноканальном выключателе).

Один из вариантов такого автомата предложил А. Соколов. Автомат состоит из микрофонного усилителя (транзисторы VT2, VT3), ждущего мультивибратора (VT5, VT6), электронных ключей (VT4, VT7, VT8), кольцевого тринисторного счетчика (тринисторы VS1 - VS4) и триггеров (реле К.1 - КЗ).

Через некоторое время после включения автомата в сеть тринистор VS4 откроется протекающим через резистор R33, диод VD18 и управляющий электрод постоянным током. Зажигается сигнальная лампа HL4 «Готов». Стоит теперь хлопнуть в ладоши - и электрический сигнал, преобразованный микрофоном ВМ1 из звукового и усиленный каскадами на транзисторах VT2 - VT3, откроет транзистор VT4. Через цепь эмиттер-коллектор транзистора разрядится конденсатор С18, и аноды диодов VD8 - VD11 счетчика окажутся подключенными к плюсовому проводу источника питания. Но лишь VD8 будет открыт, поскольку конденсатор С9 разряжен (через резистор R10 и открытый тринистор VS4). Через этот диод, конденсатор С9 и управляющий электрод транзистора VS1 потечет импульс тока. Тринистор откроется, вспыхнет сигнальная лампа HL1. Одновременно конденсатор С5, зарядившийся ранее через лампу HL1 и тринистор VS4 почти до напряжения источника питания, окажется подключенным параллельно тринистору VS4 в такой полярности, что тринистор закроется. Лампа HL4 погаснет.

Казалось бы, одновременно с зажиганием лампы HL1 должно сработать реле К1- Но этого не произойдет, поскольку с коллектора транзистора VT4 на ждущий мультивибратор поступит положительный импульс, в результате чего такой же импульс (но длительностью около 4 с) появится на коллекторе транзистора VT6. Сработает реле К7 и контактами К7.1 верхние по схеме выводы обмоток реле К4 - Кб будут отключены от источника питания.

По окончании импульса мультивибратора реле К7 отпустит - вот тогда и сработает реле К4. Контактами К4.1 оно установит первый триггер в такое положение, при котором сработает реле К1 и окажется включенной (контактами К1-1) первая нагрузка.

Если во время действия импульса мультивибратора раздастся второй хлопок в ладоши, зажжется лампа HL2 и после отпускания реле К7 сигнал поступит на второй триггер, контактами К2.2 окажется включенной в сеть вторая нагрузка. При трех хлопках включится третья нагрузка.

Одновременно с включением той или иной нагрузки на соответствующий катод индикатора HG1 будет подаваться напряжение, а значит, будет высвечиваться цифра, указывающая номер включенной нагрузки. Сколько будет включено нагрузок, столько цифр будут светиться одновременно.

Как только мультивибратор возвратится в исходное состояние, закроются транзисторы VT8 и VT7 (он открывается вместе с VT8). Но напряжение на коллекторе последнего восстановится не сразу, а через некоторое время, определяемое сопротивлением резистора R33 и емкостью конденсатора С22. Это время задержки, в течение которого будет оставаться открытым один из тринисторов VS1 - VS3 и включенным одно из реле К4 - Кб. Затем откроется тринистор VS4, закроются все остальные, зажжется лампа HL4 - автомат вновь готов к приему звуковых сигналов управления.

Когда понадобится выключить какую-нибудь нагрузку, достаточно подать соответствующее число звуковых сигналов-хлопков. Сработает нужное реле счетчика и переведет своими контактами реле триггера в другое состояние, при котором контакты реле триггера разомкнут цепь питания нагрузки.

Кремниевые транзисторы автомата могут быть серий МП35 - МП38, КТ312, КТ315, КТ603; транзистор VT4 - серий ГТ308, МП39 - МП42; VT1 - серий П201 - П203, П213 - П216. Все транзисторы желательно применить со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40. Выпрямительные диоды VD1 - VD4, VD13 - VD16 - любые из серии Д226; диоды VD19 - VD22 - любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и выпрямленный ток не менее 10 мА; остальные диоды - любые из серий Д219, Д220, Д223. Вместо стабилитрона Д814В можно использовать Д810.

Оксидные конденсаторы С5 - С8 - любого типа, но обязательно неполярные (их можно получить каждый из двух встречно-последовательно включенных полярных конденсаторов вдвое большей емкости); остальные оксидные конденсаторы - К50-6, К50-3, К52 (ЭТО); конденсаторы С17, С19 - любые, например МБМ. Реле К4 - Кб - РЭС15, паспорт РС4.591.003; К7 - РЭС10, паспорт РС4.524.302 (у реле снимают кожух и немного ослабляют пружину, чтобы оно срабатывало при открывании транзистора VT8); К1 - КЗ - РЭС9, паспорт РС4.524.200, но более надежно будут работать МКУ48, паспорт РА4.500.232, РА4.500.132. Тринисторы могут быть любые из серий КУ201, Д235, Д238. Сигнальные лампы - на напряжение 12 В и ток 0,1...0,2 А (при меньшем токе тринисторы не будут удерживаться в открытом состоянии). Микрофон - любой (кроме угольного) высокоомный, например капсюль от головных телефонов ТОН-1. Трансформатор - мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 13... 15 В. Самодельный трансформатор можно выполнить на магнитопроводе Ш16X30, обмотка I должна содержать 2200 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II - 160 витков ПЭВ-1 0,2.

Следующий автомат, предложенный И. Нечаевым из Курска, содержит аналоговые и цифровые микросхемы, транзисторы, электромагнитные реле. Он позволяет управлять также тремя нагрузками, но действует несколько необычно - по двум следующим друг за другом хлопкам: по первому включается световая сигнализация и «опрашиваются» каналы, а по второму нужная нагрузка либо включается, либо выключается.

Электрический сигнал, преобразованный микрофоном ВМ1 из звукового, усиливается микросхемой DA1. С выхода микросхемы сигнал поступает на выпрямитель (диоды VD1, VD2), позволяющий получить импульс постоянного тока. Далее этот импульс подается на формирователь импульса положительной полярности - импульса управления, собранный на транзисторе VT2 и элементах DD4.3, DD4.4. По длительности импульс управления примерно равен звуковому сигналу.

Импульс управления подается одновременно на счетчик DD5 и устройства совпадения, выполненные на элементах DD1.1 - DD1.3. К выходу счетчика подключены инверторы DD6.1, DD6.2, DD7.1 и цепи сигнализации на элементах DD7.2 - DD7.4, транзисторах VT3 - VT5 и лампах HL1 - HL3. А устройства совпадения соединены выходными выводами элементов с тремя узлами памяти, каждый из которых состоит из триггера и транзисторного электронного ключа с электромагнитным реле.

Еще в автомате есть управляемый генератор импульсов, выполненный на транзисторе VT1 и элементах DD4.1, DD4.2. Он служит для «опроса» каналов.

Предположим, автомат включили в сеть, а к розеткам XS1 - XS3 подсоединили нагрузки. Благодаря цепочке R6C7 триггеры устанавливаются в нулевое состояние. На выходах счетчика - уровни логического 0. При этом на выходе элемента DD7.1 уровень логической 1, который включает в работу управляемый генератор. Его выходной сигнал поступает на счетчик, и на выходах счетчика появляется сигнал в двоичном коде. Так, от одного входного импульса уровень логической 1 появится на выводе 12, от двух - на выводе 9, от трех - на выводах 12 и 9 и т. д. Как только уровень логической 1 появится на выводе 11, управляемый генератор выключится. Автомат готов к работе.

После подачи первого звукового сигнала импульс управления обнулит счетчик, включится управляемый генератор. Через некоторое время уровень логической 1 появится на выводе 9, «сработает» элемент DD7.2 (на его входах окажутся уровни логической 1), откроется транзистор VT3, вспыхнет лампа HL1. Она известит о том, что наступило время управлять первым каналом. Нетрудно проследить, что на двух входах элемента DD1.1 в этот момент будут сигналы логической 1. Поэтому достаточно хлопнуть в ладоши еще раз, и импульс управления в виде уровня логической 1 поступит на третий вход элемента DD1.1. На выходе элемента появится уровень логического 0, триггер DD2.1 переключится в единичное состояние, откроется транзистор VT6, сработает реле К1 и контактами К1.1 включит первую нагрузку в сеть.

Если же второго хлопка в этот момент не последует, лампа HL1 погаснет, а затем поочередно зажгутся HL2 и HL3, после чего управляемый генератор выключится.

Чтобы выключить первую нагрузку, нужно первым хлопком обнулить счетчик и включить управляемый генератор, а когда Вспыхнет лампа HL1, подать еще один звуковой сигнал. Тогда уровень логического 0 на выходе элемента DD1.1 переведет триггер DD2.1 в нулевое состояние, реле К1 отпустит и контактами К1.1 разомкнет цепь питания нагрузки.

Аналогично управляют второй и третьей нагрузками, хлопая второй раз в ладоши в те моменты, когда зажигаются лампы HL2 и HL3 соответственно.

Вместо указанных на схеме можно применить цифровые микросхемы серии К133, а аналоговую - серий К118 (К118УН1А, КП8УН1Б) или К122УН1А; транзистор VT1 - КТ315А - КТ315Г, КТ312А, КТ312В; VT2 - КПЗОЗА, КПЗОЗВ; VT3 - VT5 - КТ208А, КТ208В - КТ208Д, МП26А, МП26Б; VT6 - VT8 - КТ603А, КТ603Б, КТ608А; VT9 - КТ805А, КТ805Б, К.Т807Б (указанный на схеме К.Т815Б нужно укрепить на небольшой радиатор). Диоды VD1, VD2 могут быть серий Д9 (с индексами В - Л), Д2 (Б - Ж), Д18, Д20; VD3 - VD5, VD7 - VD10 - любые из серии Д226. Сигнальные лампы - МН 2,5 - 0,068. Реле - РЭС9, паспорт РС4.524.200. Трансформатор - любой маломощный (более 5 Вт) с напряжением на обмотке II 13...15 В. Микрофон - капсюль от головных телефонов ТОН-1.

При налаживании автомата движок подстроечного резистора устанавливают сначала в верхнее по схеме положение. Хлопая в ладоши с близкого расстояния, контролируют появление импульса управления на выводе 8 элемента DD4.4. Если его нет, подбирают транзистор VT2 с меньшим напряжением отсечки. Подбором резистора R5 устанавливают такую продолжительность свечения ламп HL1 - HL3, чтобы можно было успевать хлопком в ладоши включать или выключать нагрузку. При малой чувствительности автомата нужно использовать микросхему DA1 с большим усилением или собрать предварительный усилительный каскад на транзисторе. Чувствительность автомата должна быть такой, чтобы он реагировал на хлопок средней громкости на расстоянии 3...5 м.

Одну из таких конструкций разработал С. Казаков из г. Кыштым Челябинской обл. Из исходного одноканаль-ного выключателя (см. рис. 70) он изъял реле К2, конденсатор С6, резисторы R8 - R10 и вместо них подключил узел дешифрации сигналов.

Сигналы с основного реле автомата (с его переключающих контактов К.1.1) поступают на триггер - формирователь импульсов, выполненный на элементах DD1.1 и DD1.2. С формирователя импульсы поступают на счетчик DD3, а также на селектор импульсов, выполненный на элементах DD2.1, DD1.3, триггерах Шмитта DD4.1, DD4.2 и транзисторе VT1. К счетчику импульсов DD3 подключен дешифратор DD5, часть выходных выводов (у микросхемы К155ИДЗ их 15) которого подключены к управляющим ячейкам каналов. Каждая такая ячейка состоит из D-триггера (для первого канала - DD6.1), электронного ключа (транзистор VT2) и электромагнитного реле (К2).

Работает акустический выключатель так. По первому хлопку В ладоши сформированный положительный импульс с выхода элемента DD1.1 поступает на входы элемента DD2.1, в результате чего на выходе его (вывод 6) появляется отрицательный импульс (уровень логического 0). Конденсатор С1 практически мгновенно разряжается. Транзистор VT1 закрывается, на выходе Триггера Шмитта DD4.1 появляется положительный, импульс, фронт которого обнуляет счетчик DD3. На выводах 18 и 19 Дешифратора при этом уровень логической 1, дешифратор «закрыт», т. е. поступающая на входные выводы информация We изменяет выходных сигналов - на всех выходных выводах, (в нашем случае - 2 - 5) уровень логической 1.

В течение примерно 2 с после хлопка конденсатор С1 заряжается до напряжения, при котором открывается транзистор VT1. В этот момент на выходе триггера Шмитта DD4.1 появляется отрицательный импульс, «срабатывает» второй триггер Шмитта - DD4.2, и появляющийся на его выходе (вывод 8) (Отрицательный импульс стробирует (т. е. «открывает») дешифратор. В зависимости от состояния счетчика, а значит, сигналов На входе дешифратора, на том или ином выходе дешифратора появится отрицательный импульс. Если прозвучал один хлопок в ладоши, такой импульс окажется на выходном выводе 2. Он поступит на вход С триггера DD6.1 и перебросит триггер в другое устойчивое состояние, в данном случае единичное, при котором на прямом выходе (вывод 5) будет уровень логической 1. Откроется транзистор VT2, сработает реле К.2 и своими контактами (они на схеме не показаны) замкнет цепь питания первой нагрузки.

Если последуют два хлопка (за время до 2 с), отрицательный импульс появится на выводе 3 дешифратора, при трех хлопках он будет на выводе 4, при четырех - на выводе 5. Сработает соответствующее реле и включит ту или иную нагрузку.

Когда, скажем, первую нагрузку нужно выключить, достаточно хлопнуть в ладоши один раз. Триггер DD6.1 возвратится в нулевое состояние, и реле К2 отпустит.

Следует добавить, что число каналов в этом автомате может быть значительно больше - до 15. Для этого нужно дополнить его соответствующим числом управляющих ячеек, подключив их к свободным выходам дешифратора.

Реле К2 - К5 могут быть любые, срабатывающие при напряжении до 15 В и токе не более 50 мА; контакты реле должны быть рассчитаны на работу при напряжении 220 В и управление токами потребления выбранных нагрузок.

При налаживании автомата подбором резистора R3 устанавливают нужную продолжительность зарядки конденсатора С1 - она должна превышать возможную длительность паузы между двумя следующими друг за другом акустическими сигналами управления - хлопками в ладоши.

Радиолюбитель И. Винюков из Новосибирска использовал в своем автомате операционный усилитель, микросхемы серии К561, транзисторы и электромагнитные реле. Работа этого автомата несколько схожа с предыдущим.

Электрический сигнал с микрофона ВМ1 поступает на операционный усилитель DА 1.1, коэффициент усиления которого зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2 и R3. Усиленный сигнал детектируется диодами VD1, VD2. К детектору подключен триггер Шмитта, выполненный на операционном усилителе DA1.2. Триггерный режим работы обеспечивается благодаря включению резистора R4 между выходом усилителя и его неинвертирующим входом.

Образующиеся на выходе триггера Шмитта (вывод 8 усилителя DA1.2) импульсы, число которых соответствует числу раздавшихся звуковых сигналов (хлопков в ладоши), поступают на счетчик DD1 и ждущий мультивибратор, выполненный на элементах DD2.1 и DD2.2. Длительность импульса мультивибратора зависит от емкости конденсатора С5 и сопротивления резисторов R5, R6. Через инвертор DD2.3 импульс мультивибратора подается на один из входов элементов 2И-НЕ (DD3.1 - DD3.4). Выходы этих элементов соединены через элементы НЕ (DD4.1 - DD4.4) с входами С триггеров DD5.1 - DD6.2, которые в свою очередь подключены через развязывающие диоды VD4 - VD7 к входу R счетчика импульсов DD1. К прямым выходам триггеров подключены транзисторные ключи с электромагнитными реле, замыкающие контакты которых включены в цепь питания нагрузок. Как работает автомат? Раздался, скажем, один хлопок в ладоши. Появившийся на выходе триггера Шмитта импульс «записывается» счетчиком DD1 и в виде уровня логической 1 появляется на его выходном выводе 1. Одновременно запускается ждущий мультивибратор, и его импульс (на выходе элемента DD2.3 он отрицательной полярности) запрещает прохождение сигнала через элемент DD3.1.

По окончании импульса мультивибратора (его длительность около 4 с) уровень логической 1 с вывода 1 счетчика пройдет через элементы DD3.1, DD4.1 на вход С триггера DD5.1, а через диод VD4 - на вход R счетчика. В итоге счетчик установится Э нулевое состояние, а триггер - в единичное, при котором на его прямом выходе будет уровень логической 1. Откроется транзистор VT1, сработает реле К1, включится первая нагрузка. Если во время работы ждущего мультивибратора прозвучат, например, два звуковых сигнала, а значит, на выходе триггера Шмитта появятся два импульса, уровень логической 1 будет на выводе 3 счетчика. По возвращении мультивибратора в исходное состояние (т. е. по окончании импульса мультивибратора) окажется включенным реле К.2.

При повторной подаче одного или двух звуковых сигналов выключится первая или вторая нагрузка соответственно.

В связи с использованием экономичных микросхем удалось применить для питания автомата батарею GB1 напряжением 9 В. Правда, в целях экономии энергии батареи применены сравнительно слаботочные реле РЭС10 (паспорт РС4.524.308), рассчитанные на управление нагрузкой небольшой мощности. Если же предполагаете управлять мощной нагрузкой (более 50 Вт), следует использовать реле МКУ48, РЭС22 или аналогичные и питать автомат от выпрямителя со стабилизированным выходным напряжением.

Вместо микросхем серии К561 можно применить аналогичные по назначению микросхемы серий К564, К176 (К.176ЛЕ5, К176ЛА7, К176ТМ2). Транзисторы должны бытье коэффициентом передачи тока не менее 100 и допустимым током коллектора не ниже 100 мА. Микрофон может быть МД-200, МД-201, капсюль ДЭМШ, капсюль головных телефонов ТОН-1, ТОН-2.

Налаживания автомат не требует, но для устойчивой работы его нужно установить оптимальную чувствительность подбором резистора R2. Она должна быть такой, чтобы от громкого звука вблизи микрофона или на расстоянии нескольких метров от него на выходе триггера Шмитта появлялся одиночный импульс с крутыми фронтом и спадом. Иногда приходится подбирать резистор R4, определяющий уровень срабатывания триггера. Длительность импульса мультивибратора можно изменить подбором конденсатора С5: при увеличении его емкости длительность импульса возрастает.

Можно ли построить акустический выключатель, способный управлять любой из четырех нагрузок всего одним хлопком в ладоши? Положительный ответ на этот вопрос дал пензенский радиолюбитель М. Павлов, разработавший автомат на микросхемах серии К176 (рис. 80). Чтобы осуществить задуманное, он использовал JK-триггеры (DD3.1 - DD4.2), управляемые стробирующими импульсами с выходов счетчика DD2 и импульсом ждущего мультивибратора на элементах DD1.3, DD1.4. Частота следования стробирующих импульсов определяется частотой генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2. Наличие стробирующего импульса на триггере того или иного канала можно контролировать по газоразрядному индикатору HG1.

Допустим, стробирующий импульс, т. е. уровень логической 1, появился на выводе 3 счетчика DD2, а значит, на JK-входах триггера DD3.1. Этот триггер готов к приему информации, остальные останутся закрытыми. Об этом свидетельствует погаснувшая первая точка на индикаторе HG1 (ведь транзистор VT2 открылся при появлении уровня логической 1 на верхнем по схеме выводе резистора R8, и напряжение на коллекторе транзистора упало почти до нуля).

Если теперь хлопнуть в ладоши, на коллекторе транзистора VT1 (он является пороговым элементом, порог срабатывания которого устанавливают подстроечным резистором R5) появится положительный импульс, который запустит ждущий мультивибратор. Импульс мультивибратора поступит на вход С триггера DD3.1 и переключит триггер в единичное состояние. Сработает реле К1 и включит первую нагрузку.

Дождавшись в дальнейшем такого же состояния счетчика и хлопнув в ладоши, можно возвратить триггер в нулевое состояние и выключить первую нагрузку. Четвертой нагрузкой управляют тогда, когда оказываются зажженными три точки индикатора.

Транзисторы VT2 - VT8 могут быть другие кремниевые, рассчитанные на ток коллектора не менее 100 мА, допустимое напряжение коллектор-эмиттер не ниже 30 В и со статическим Коэффициентом передачи не менее 80; транзистор VT1 - любой из серии КТ315. Реле РЭС6, паспорт РФО.452.103, но лучше использовать реле типа МКУ48, РЭС22, способные управлять более мощной нагрузкой. Микрофон - любой угольный.

Если ваш компьютер работает на OC Windows XP, Vista или 7, а также оснащен аудиочипом от Realtek, то для работы звука вам необходимо иметь специальный драйвер. Для его активации наберите «Realtek» в поиске Пуска. Когда вы найдете в результатах Диспетчер Realtek HD - запустите его. Если этой программы нет в поиске, то на компьютере отсутствует этот драйвер либо установлена слишком старая версия. В этой статье будет написано, как произвести установку и настройку драйвера Realtek.

Установка драйвера Realtek

Следуйте этой пошаговой инструкции, если на компьютере отсутствует драйвер либо он устарел.

1. Загрузите актуальную версию необходимого драйвера с сайта Realtek либо либо с нашего сайта по следующей ссылке: .
2. Начините установку, запустив скачаный файл в формате «.exe».
3. Для продолжения установки нажимайте «Далее».
   

   Внимание: если при установке будет предупреждение, что Windows не знает об издателе драйвера, то просто нажмите на «Установить», для продолжения работы установщика.

4. После установки драйвера перезагрузите компьютер, чтобы все изменения начали свою работу.
   Сигналом о правильной установки программного обеспечения будет знак Realtek HD Audio Manager на панели задач. Чтобы перейти в диспетчер Realtek просто кликните на знак два раза.

Функции и настройки Realtek High Definition Audio

Аудикодек Realtek поддерживает 8-канальное аудио, Jack-Sensing, а также обладает множеством других функций. Кроме того он успешно работает с Universal Audio Jack, благодаря чему можно легко устранять ошибки связанные с кабельным соединением.

Аудио Менеджер Realtek поддерживает системные платы, которые работают с аудиобработчиком от Realtek.

Примечание: все меню указаны ниже для справки и их названия могут сильно отличаться от того, что будет находиться на вашем компьютере. В среде обозначенных выше версий Windows, Диспетчер Realtek HD будет сам находить устройства, подключенные к портам. И в зависимости от них уже будут показаны вкладки с настройками. Также интерфейс программы может отличаться из-за версии драйвера либо модели установленной на вашем компьютере звуковой карты.

Например:

Меню «Динамики»

Сначала перед вами откроется ползунок для регулировки громкости всех устройств. В панели, расположенной справа будут располагаться параметры, связанные с работой аудиоустройств вывода.

Цифровой выход

Для настройки входа цифрового звука сделайте следующее:

1. Во вкладке «Дополнительные настройки устройства» можно настраивать параметры разделения входных гнезд.
2. После вам станут доступны еще четыре вложенных меню.

Для настройки акустических систем:

1. Выберите меню «Динамики».
2. Для установки аналогового порта вывода как устройства по умолчанию нажмите на «Задать стандартное устройство».
3. Выберите меню «Конфигурация динамиков», расположенною в «Динамики». Там будут находиться параметры конфигурации. Также там можно настроить объемный звук и указать конфигурацию динамиков.

4. В меню «Звуковой эффект» можно настроить караоке, выбрать окружающую вас обстановку, а также выбрать один из нескольких режимов для эквалайзера.

5. Для регулирования громкоговорителей необходимо перейти в меню «Поправка на помещение». Там можно регулировать расстояние и углы, исходя от вашего расположения. Это очень полезная функция пригодится тогда, когда вы находитесь не прямо перед колонками, а стоите в несимметричной позиции от них. Но ее работа возможно только в режимах 5.1 и 7.1.
6. Меню «Стандартный формат» отвечает за параметры микшера. А если конкретно, то за частоту дискретизации и разрядность, с которой ОС будет обрабатывать исходящие звуки.

Настройка микрофона

Настроить свой микрофон можно в последнем меню, которое так и называется — «Микрофон». Вверху будут находиться ползунки для настройки громкости и баланса микрофона. Регулируйте их, пока не добьетесь желаемой громкости.

Этот раздел делится на две вкладки: «Эффект микрофона» и «стандартный формат».

Во вкладке «Эффект микрофона» можно изменить параметры конференц-режима, а также включить режим подавления эхо и шума.

Меню «Информация»

Нажав на значок информации, который выглядит как буква «i», можно узнать версию программы, аудиоконтроллер, DirectX, кодек и выбрать язык программы.

Спасибо за внимание! Пишите ваши уточнения по настройке Realtek High Definition Audio. 🙂

В слой "action" поместите такой action:

zvuk = new Sound();
zvuk.attachSound("zvuk");
zvuk.start(0, 999999);
_
Этим Вы создаёте новый звуковой объект, присоединяем его из библиотеки с именем "zvuk" и запускаем с позиции 0 и повторением 99999 раз т.е. практически бесконечно:Если Вы сейчас запустите клип, то ничего не увидите и не услышите. Чтобы Вы могли что-нибудь услышать Ваш звук, надо дать ему имя для этого откройте библиотеку и найдите там Ваш звук. Неважно как он там называется сейчас, это не имеет никакого значения, чтобы реально назвать звук, Вам следует нажать на его имя правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрать пункт "Linkage" в этом окне выберите пункт "Export this symbol" и задайте имя "zvuk". В общем сделайте всё как показано на рисунке.

Теперь если Вы посмотрите клип, то услышите Ваш звук.
Итак, почти половина работы уже сделана, осталось только организовать управление этим звуком. Для решения этой задачи существует множество способов. Мы сделаем по самому, на мой взгляд, распространенному методу, методу "ползунка" т.к. этот метод применяется во многих музыкальных проигрывателях (например, в WinAmp-е).
Создайте новый символ - кнопку и назовите её "polzunok_vol" эта кнопка будет регулятором громкости. Создайте ещё один символ типа Movie Clip, с названием "Polzunok_MC_vol", поместите туда из библиотеки символ "polzunok_vol" и задайте ему такой action:
____________________________
on (press) {
startDrag (this, false, 0, 7, 100, 7);
}
on (release) {
stopDrag ();
}
___

Затем создайте ещё один символ типа Movie Clip и назовите его "shkala_vol" в этом символе нарисуйте прямоугольник, по которому будет ездить наш ползунок. Для правильной работы задайте ему координаты как показано на рисунке

Теперь создайте в этом символе новый слой и поместите туда "polzunok_MC_vol", слой с ползунком должен быть выше слоя со шкалой, поставьте ползунок по центру шкалы и назначьте ему такой action:

onClipEvent (enterFrame) {

}
__________________________________
Этим мы добьёмся того, что звук будет иметь такое же значение эквивалентное значению "Х" ползунка а поскольку он ползает от 0 до 100 вдоль координаты "Х", то значение звука будет соответствующим. Теперь переходите на главную сцену и вставляйте туда символ "shkala_vol". Вот мы и имеем у себя управление громкостью звука.

Теперь организуем балансировку звука между левым и правым динамиками.
Для этого создадим символ - кнопку с названием "polzunok_pan" и нарисуем там ползунок, затем создадим символ Movie Clip с именем "polzunok_MC_pan" и поместим туда наш "polzunok_pan". Зададим ему action:
_____________________________________
on (press) {
startDrag (this, false, -100, 0, 100, 0);
}
on (release) {
stopDrag ();
}
_____________________________________

Теперь создадим ещё один символ - Movie Clip с именем "shkala_pan"
И нарисуем там нашу шкалу в виде прямоугольника с параметрами в точности как показано на рисунке.

В этом же символе создайте ещё один слой и поместите его выше текущего. В этот слой поместите наш ползунок "polzunok_MC_pan" и задайте ему следующий action:
_________________________________

onClipEvent (enterFrame) {
_root.zvuk.setPan(this._x);
}
________________________________

Теперь переходите на главную сцену и вставляйте в неё "shkala_pan".
Посмотрите клип и попробуйте всё потаскать, если всё было сделано правильно, всё будет работать.

Но, как Вы, наверно сами видите, здесь есть небольшие недостатки. Например пользователь не видит цифрового отображения громкости звука или баланса: Давайте предоставим ему такой сервис.

На главную сцену вставьте два динамических текстовых поля. Одно для отображения громкости, другое для баланса. Назовите их "vol" и "pan" соответственно. Сначала займёмся полем "vol".
Переходите в символ "shkala_vol" и там откройте окно action для нашего ползунка и добавьте туда следующий код к уже имеющемуся там коду
_________________________________
s = new Sound(zvuk);
_root.vol = s.getVolume();
________________________________

и того у Вас должно получиться:
___________________________________
onClipEvent (enterFrame) {
_root.zvuk.setVolume(this._x);
s = new Sound(zvuk);
_root.vol = s.getVolume();
}
___________________________________

Теперь пользователь может видеть цифровое значение громкости звука. Передём к организации цифрового отображения баланса. Переходите к символу "shkala_pan" и там добавьте следующий код:
_____________________________________
s = new Sound(zvuk);
_root.pan = s.getPan();
_____________________________________

В итоге должно получиться:
________________________________
onClipEvent (enterFrame) {
_root.zvuk.setPan(this._x);
s = new Sound(zvuk);
_root.pan = s.getPan();
}
_______________________________

Теперь пользователь получает сведения относительно баланса звука. Вот вроде бы и всё, но при просмотре клипа бросается в глаза одна деталь, а именно: кому понравиться, что когда ползунок переходит на левую часть шкалы, мы видим отрицательные числа: Обычно в подобных программах отображаются положительные числа и буква "L" или "R". Давайте попробуем сделать так же. Для этого в символе "shkala_pan" в окне actions для ползунка добавим, точнее лучше заменим существующий код. После замены должно получиться:

__
onClipEvent (enterFrame) {
_root.zvuk.setPan(this._x);
s = new Sound(zvuk);
if (this._x<0) {
_root.pan = -(s.getPan())+"Left";
} else if (this._x>0) {
_root.pan = s.getPan()+"Right";
} else if (this._x = = 0) {
_root.pan = s.getPan();
}
}
_____________________________________________

Немного поясню получившееся. Мы поставили условие, что если значение "Х" ползунка меньше нуля (т.е. баланс смещается влево), то в поле "pan" возвращается значение с минусом (а минус на минус даёт плюс) и помимо этого приписывается строка Left. Ну а если баланс смещается влево, то всё остаётся как есть и ещё приписывается "Right". Ну а если "Х" координата равна нулю, то вообще ничего не приписывается. Теперь мы имеем более привычную форму записи баланса. Таким же способом можно сделать так, чтобы когда громкость была минимальная, выводилось бы, например "OFF" , а при максимальном значении - "MAX". Для этого нужно лишь заменить код у ползунка в символе "shkala_vol" на следующий код:
________________________________________________
onClipEvent (enterFrame) {
_root.zvuk.setVolume(this._x);
s = new Sound(zvuk);
if (this._x == 0) {
_root.vol = "OFF";
} else if (this._x == 100) {
_root.vol = "MAX";
} else {
_root.vol = s.getVolume();
}
}
_____________________________________________

Теперь мы имеем все, что надо для нормального отображения звука и баланса.

Позволю себе привести здесь пару ссылок на сайты, автором и/или идейным вдохновителем которых является этот человек – Александр Макарчук из города Борисов, Беларусь:

Для работы на компьютере Александр использовал программу «Vocal Joystick» - разработку студентов Университета штата Вашингтон, выполненную на деньги Национального Научного Фонда (NSF). См. melodi.ee.washington.edu/vj

Не удержался

Кстати, на сайте университета (http://www.washington.edu/) 90% статей именно про деньги. Трудно найти что-нибудь про научную работу. Вот, например, выдержки с первой страницы: «Том, выпускник университета, раньше питался грибами и с трудом платил за квартиру. Теперь он старший менеджер ИТ-компании и кредитует университет», «Большие Данные помогают бездомным», «Компания обязалась заплатить 5 миллионов долларов за новый учебный корпус».

Это одному мне режет глаз?

Исходных текстов нет, есть только отдельные публикации, приоткрывающие технологии, на которых она основана (MFCC, MLP – читайте об этом во второй части).

По образу и подобию была написана новая программа (месяца за три).

Собственно, посмотреть, как она работает, можно :

Скачать программу и/или посмотреть исходные коды можно .

Никаких особенных действий для установки программы выполнять не надо, просто щёлкаете на ней, да запускаете. Единственное, в некоторых случаях требуется, чтобы она была запущена от имени администратора (например, при работе с виртуальной клавиатурой “Comfort Keys Pro”):

Пожалуй, стоит упомянуть здесь и о других вещах, которые я ранее делал для того, чтобы можно было управлять компьютером без рук.

Если у вас есть возможность поворачивать голову, то хорошей альтернативой eViacam может послужить гироскоп, крепящийся к голове. Вы получите быстрое и точное позиционирование курсора и независимость от освещения.

Если вы можете двигать только зрачками глаз, то можно использовать трекер направления взгляда и программу к нему (могут быть сложности, если вы носите очки).

Часть II. Как это устроено?

1. Нарезка звукового потока на кадры по 25 миллисекунд с перехлёстом по 10 миллисекунд
2. Получение 13 кепстральных коэффициентов (MFCC) для каждого кадра
3. Проверка того, что произносится один из 6 запомненных звуков (4 гласных и 2 согласных) при помощи многослойного персептрона (MLP)
4. Воплощение найденных звуков в движение/щелчки мыши

Последняя задача просто реализуется при помощи функции SendInput.

Наибольший же интерес, мне кажется, представляют вторая и третья задачи. Итак.

Задача №2. Получение 13 кепстральных коэффициентов

И среди тех, кто занимается распознаванием речи, идёт поиск «философского камня» - набора признаков, которые бы однозначно классифицировали звуковую волну.

Из тех признаков, что доступны широкой публике и описаны в учебниках, наибольшее распространение получили так называемые мел-частотные кепстральные коэффициенты (MFCC).

История их такова, что изначально они предназначались совсем для другого, а именно, для подавления эха в сигнале (познавательную статью на эту тему написали уважаемые Оппенгейм и Шафер, да пребудет радость в домах этих благородных мужей. См. A. V. Oppenheim and R.W. Schafer, “From Frequency to Quefrency: A History of the Cepstrum”).

Но человек устроен так, что он склонен использовать то, что ему лучше знакомо. И тем, кто занимался речевыми сигналами, пришло в голову использовать уже готовое компактное представление сигнала в виде MFCC. Оказалось, что, в общем, работает. (Один мой знакомый, специалист по вентиляционным системам, когда я его спросил, как бы сделать дачную беседку, предложил использовать вентиляционные короба. Просто потому, что их он знал лучше других строительных материалов).

Являются ли MFCC хорошим классификатором для звуков? Я бы не сказал. Один и тот же звук, произнесённый мною в разные микрофоны, попадает в разные области пространства MFCC-коэффициентов, а идеальный классификатор нарисовал бы их рядом. Поэтому, в частности, при смене микрофона вы должны заново обучать программу.

Это всего лишь одна из проекций 13-мерного пространства MFCC в 3-мерное, но и на ней видно, что я имею в виду – красные, фиолетовые и синие точки получены от разных микрофонов: (Plantronix, встроенный массив микрофонов, Jabra), но звук произносился один.

Однако, поскольку ничего лучшего я предложить не могу, также воспользуюсь стандартной методикой – вычислением MFCC-коэффициентов.

Чтобы не ошибиться в реализации, в первых версиях программы в качестве основы был использован код из хорошо известной программы CMU Sphinx, точнее, её реализации на языке C, именующейся pocketsphinx, разработанной в Университете Карнеги-Меллона (мир с ними обоими! (с) Хоттабыч).

Исходные коды pocketsphinx открыты, да вот незадача – если вы их используете, то должны в своей программе (как в исходниках, так и в исполняемом модуле) прописать текст, содержащий, в том числе, следующее:

* This work was supported in part by funding from the Defense Advanced * Research Projects Agency and the National Science Foundation of the * United States of America, and the CMU Sphinx Speech Consortium.
Мне это показалось неприемлемым, и пришлось код переписать. Это сказалось на быстродействии программы (в лучшую сторону, кстати, хотя «читабельность» кода несколько пострадала). Во многом благодаря использованию библиотек “Intel Performance Primitives”, но и сам кое-что оптимизировал, вроде MEL-фильтра. Тем не менее, проверка на тестовых данных показала, что получаемые MFCC-коэффициенты полностью аналогичны тем, что получаются при помощи, например, утилиты sphinx_fe.

В программах sphinxbase вычисление MFCC-коэффициентов производится следующими шагами:

Были выполнены следующие замены для шагов по получению MFCC-коэффициентов:

Задача №3. Проверка того, что произносится один из 6 запомненных звуков

Давайте посмотрим, насколько оправдано применение нейронной сети здесь.

Вспомним, что делают нейроны в искусственных нейронных сетях.

Если у нейрона N входов, то нейрон делит N-мерное пространство пополам. Рубит гиперплоскостью наотмашь. При этом в одной половине пространства он срабатывает (выдаёт положительный ответ), а в другой – не срабатывает.

Давайте посмотрим на [практически] самый простой вариант – нейрон с двумя входами. Он, естественно, будет делить пополам двумерное пространство.

Пусть на вход подаются значения X1 и X2, которые нейрон умножает на весовые коэффициенты W1 и W2, и добавляет свободный член C.

Y=X1*W1+X2*W2+C

(опустим пока тонкости про сигмоидальные функции)

Считаем, что нейрон срабатывает, когда Y>0. Прямая, заданная уравнением 0=X1*W1+X2*W2+C как раз и делит пространство на часть, где Y>0, и часть, где Y<0.

Проиллюстрируем сказанное конкретными числами.

Пусть W1=1, W2=1, C=-5;

Теперь посмотрим, как нам организовать нейронную сеть, которая бы срабатывала на некоторой области пространства, условно говоря – пятне, и не срабатывала во всех остальных местах.

Из рисунка видно, что для того, чтобы очертить область в двумерном пространстве, нам потребуется по меньшей мере 3 прямых, то есть 3 связанных с ними нейрона.

Эти три нейрона мы объединим вместе при помощи ещё одного слоя, получив многослойную нейронную сеть (MLP).

А если нам нужно, чтобы нейронная сеть срабатывала в двух областях пространства, то потребуется ещё минимум три нейрона (4,5,6 на рисунках):

И тут уж без третьего слоя не обойтись:

А третий слой – это уже почти Deep Learning…

Теперь обратимся за помощью к ещё одному примеру. Пусть наша нейронная сеть должна выдавать положительный ответ на красных точках, и отрицательный – на синих точках.

Если бы меня попросили отрезать прямыми красное от синего, то я бы сделал это как-то так:

Но нейронная сеть априори не знает, сколько прямых (нейронов) ей понадобится. Этот параметр надо задать перед обучением сети. И делает это человек на основе… интуиции или проб и ошибок.

Если мы выберем слишком мало нейронов в первом слое (три, например), то можем получить вот такую нарезку, которая будет давать много ошибок (ошибочная область заштрихована):

Но даже если число нейронов достаточно, в результате тренировки сеть может «не сойтись», то есть достигнуть некоторого стабильного состояния, далёкого от оптимального, когда процент ошибок будет высок. Как вот здесь, верхняя перекладина улеглась на два горба и никуда с них не уйдёт. А под ней большая область, порождающая ошибки:

Снова, возможность таких случаев зависит от начальных условий обучения и последовательности обучения, то есть от случайных факторов:

- Что ты думаешь, доедет то колесо, если б случилось, в Москву или не доедет?
- А ты как думаешь, сойдётся ента нейронная сеть или не сойдётся?

Если начать скармливать сети только синие точки, и перестать скармливать красные, то она может спокойно отхватить себе кусок красной области, переместив туда свои границы:

Если у нейронных сетей столько недостатков, и человек может провести границы гораздо эффективнее нейронной сети, зачем же их тогда вообще использовать?

А есть одна маленькая, но очень существенная деталь.

Я очень хорошо могу отделить красное сердечко от синего фона отрезками прямых в двумерном пространстве.

Я неплохо смогу отделить плоскостями статую Венеры от окружающего её трёхмерного пространства.

Но в четырёхмерном пространстве я не смогу ничего, извините. А в 13-мерном - тем более.

А вот для нейронной сети размерность пространства препятствием не является. Я посмеивался над ней в пространствах малой размерности, но стоило выйти за пределы обыденного, как она меня легко уделала.

Тем не менее вопрос пока открыт – насколько оправдано применение нейронной сети в данной конкретной задаче, учитывая перечисленные выше недостатки нейронных сетей.

Забудем на секунду, что наши MFCC-коэффициенты находятся в 13-мерном пространстве, и представим, что они двумерные, то есть точки на плоскости. Как в этом случае можно было бы отделить один звук от другого?

Пусть MFCC-точки звука 1 имеют среднеквадратическое отклонение R1, что [грубо] означает, что точки, не слишком далеко отклоняющиеся от среднего, наиболее характерные точки, находятся внутри круга с радиусом R1. Точно так же точки, которым мы доверяем у звука 2 находятся внутри круга с радиусом R2.

Внимание, вопрос: где провести прямую, которая лучше всего отделяла бы звук 1 от звука 2?

Напрашивается ответ: посередине между границами кругов. Возражения есть? Возражений нет.
Исправление: В программе эта граница делит отрезок, соединяющий центры кругов в соотношении R1:R2, так правильнее.

И, наконец, не забудем, что где-то в пространстве есть точка, которая является представлением полной тишины в MFCC-пространстве. Нет, это не 13 нулей, как могло бы показаться. Это одна точка, у которой не может быть среднеквадратического отклонения. И прямые, которыми мы отрежем её от наших трёх звуков, можно провести прямо по границам окружностей:

На рисунке ниже каждому звуку соответствует кусок пространства своего цвета, и мы можем всегда сказать, к какому звуку относится та или иная точка пространства (или не относится ни к какому):

Ну, хорошо, а теперь вспомним, что пространство 13-мерное, и то, что было хорошо рисовать на бумаге, теперь оказывается тем, что не укладывается в человеческом мозгу.

Так, да не так. К счастью, в пространстве любой размерности остаются такие понятия, как точка, прямая, [гипер]плоскость, [гипер]сфера.

Мы повторяем все те же действия и в 13-мерном пространстве: находим дисперсию, определяем радиусы [гипер]сфер, соединяем их центры прямой, рубим её [гипер]плоскостью в точке, равно отдалённой от границ [гипер]сфер.

Никакая нейронная сеть не сможет более правильно отделить один звук от другого.

Здесь, правда, следует сделать оговорку. Всё это справедливо, если информация о звуке – это облако точек, отклоняющихся от среднего одинаково во всех направлениях, то есть хорошо вписывающееся в гиперсферу. Если бы это облако было фигурой сложной формы, например, 13-мерной изогнутой сосиской, то все приведённые выше рассуждения были бы не верны. И возможно, при правильном обучении, нейронная сеть смогла бы показать здесь свои сильные стороны.

Но я бы не рисковал. А применил бы, например, наборы нормальных распределений (GMM), (что, кстати и сделано в CMU Sphinx). Всегда приятнее, когда ты понимаешь, какой конкретно алгоритм привёл к получению результата. А не как в нейронной сети: Оракул, на основе своего многочасового варения бульона из данных для тренировки, повелевает вам принять решение, что запрашиваемый звук – это звук №3. (Меня особенно напрягает, когда нейронной сети пытаются доверить управление автомобилем. Как потом в нестандартной ситуации понять, из-за чего машина повернула влево, а не вправо? Всемогущий Нейрон повелел?).

Но наборы нормальных распределений – это уже отдельная большая тема, которая выходит за рамки этой статьи.

Надеюсь, что статья была полезной, и/или заставила ваши мозговые извилины поскрипеть.

Полное описание параметров, а также инструкция по настройке встроенных звуковых карт Realtek. Настройка воспроизведения, записи, 3D звука. Windows Vista/7/8

2012-02-17T18:19

2012-02-17T18:19

Audiophile"s Software

Copyright 2017, Taras Kovrijenko

Полное или частичное копирование текста допускается только с письменного разрешения автора .

Пролог

На этот раз я затрону тему, актуальную, так сказать, для энтузиастов начинающих - т. е., для тех, кто ещё не разжился на дискретную звуковую карту и хочет выжать максимум из интегрированной.

1. Ликбез

Для начала - краткий ликбез. Кто не знает, или не до конца понимает, что такое аппаратный аудиокодек , внимательно ознакомьтесь с соответствующими страницами Википедии:

Прочитали? Отлично! А теперь было бы ещё очень неплохо, если бы вы ознакомились с двумя моими статьями:

Ну вот, теперь можем и начать.

2. Что мы имеем

Итак, в моём распоряжении ОС Windows 7 SP1 Ultimate x64 (описанная в статье настройка подходит для всех ОС, начиная с Vista), встроенный в материнскую плату (ASUS P7H55-V) кодек ALC887 (имеется даташит), подключенные в задние разъемы внешний усилитель и микрофон (зелёное и розовое гнезда соответственно). Обратите внимание, что настраивать мы будем карту для вывода стерео звука по аналоговому интерфейсу.

3. Установка ПО

Прежде всего надо установить драйвера. Конечно, скорее всего ОС Windows уже сама нашла и установила драйвера для звукового устройства, однако для получения доступа ко всему функционалу, а также для душевного спокойствия, установим пакет драйверов непосредственно от Realtek, последнюю версию которого вы можете скачать на соответствующей странице моего сайта. К слову, указанные здесь настройки проверялись на версии драйверов R2.67.

Скачиваем драйвера, производим несложную процедуру установки (запустив HD_Audio/Setup.exe ), перезагружаем компьютер.

После загрузки ОС в системном трее должен появиться коричневый значок динамика:

4. Настройка драйверов

Прежде всего заходим в Панель Управления Windows->Оборудование и звук->Звук и, убедившись, что наши наушники или динамики подключены в зеленое гнездо звуковой карты, отключаем все ненужные устройства, а наше подключённое устройство делаем устройством по умолчанию:

Заодно проделаем тоже самое с устройствами записи:

Теперь дважды кликаем по значку в трее. Если значка нет, ищем его в скрытых значках, если и там нет - заходим в Панель управления->Оборудование и звук->. Так или иначе, должно открыться окно диспетчера:

Здесь сразу задаем конфигурацию динамиков (стерео), задаем наше аналоговое устройство устройством по умолчанию (после чего соответствующая кнопка потухнет), отключаем, если, не дай Бог, включено, объёмное звучание.

По кнопке в виде жёлтой папки можно настроить отключение определения разъемов передней панели:

Также обратите внимание, что подключённые разъемы отображаются ярким цветом - в нашем случае к зелёному выходу подключены динамики, к розовому входу - микрофон. Здесь - одна весьма важная деталь: дважды нажав по значку разъема, вы увидите окно с выбором типа подключенного устройства. Важно это потому, что если выбрать «наушники» , то кодек будет использовать специальный дополнительный усилитель (иначе звук в наушниках будет слишком тихим), для подключенных же активных колонок или внешних усилителей следует выбирать «Выход на передние динамики» . Здесь же включается автоматическое всплывание данного окна при подключении устройства в какой-либо из разъёмов карты:

С помощью кнопки «i» можно открыть окно с информацией о версии драйвера, DirectX, аудиоконтроллере и версии кодека, там же включается/выключается отображение значка в системном трее:

Теперь поотключаем эффекты:

Настройки «Поправки на помещение» для стерео конфигурации недоступны, что вобщем-то странно - в той же консоли от THX (которая включена, например, в пакет драйверов Creative X-Fi) можно отрегулировать расстояние и угол направления на динамики относительно вашего расположения, что бывает очень полезно, когда вы не сидите непосредственно перед колонками, или же они расположены относительно вас несимметрично. Ну да ладно, пусть это будет на совести разработчиков.

Последняя вкладка дублирует настройки панели управления (впрочем, большинство настроек из Диспетчера есть и в панели управления):

Здесь можно задать параметры системного микшера - с какой частотой дискретизации и глубиной бит Windows будет микшировать все воспроизводимые звуки. Установим 24 бит, 96 кГц. Почему - расскажу далее.

Так как меня постоянно штурмуют вопросами, как настроить микрофон (что, по моему мнению, должно вызывать минимум непоняток), я всё же остановлюсь на настройке устройств записи. Их настройки, кстати, как и устройств воспроизведения, находятся на отдельных вкладках вверху окна. Начнём со стерео микшера:

Здесь всё элементарно. Данное устройство записывает всё, что вы слышите через динамики, т. е., тот готовый звуковой поток, который Windows передает на звуковую карту. Приводится он к указанному виду (раз микшер работает с частотой дискретизации 96 кГц, то и тут поставим столько же).

Но нашим основным устройством записи является, конечно же, микрофон:

Итак, ставим громкость записи на максимум, а усиление микрофона выключаем (потом, если понадобится, можно включить). Также, очень часто люди жалуются, что у них воспроизводится звук воспринимаемый микрофоном, чтобы этого не было - отключаем воспроизведение. На свой вкус - фильтрация шума , подавление эхо . На вкладке , опять же, задается формат записи:

Учитывая характеристики звукозаписывающего тракта, здесь хватит и стандартного 16 бит/44.1 кГц.

5. Настройка foobar2000

В принципе, проделанной работы хватит, чтобы обеспечить наиболее высокое (для данной карты) качество звучания в любом плеере. Но для настоящих параноиков я приведу настройки foobar2000. Нам понадобится, собственно, сам плеер и несколько плагинов к нему - WASAPI output support и SoX Resampler . Ну или вы можете скачать мою сборку , в которой всё уже имеется.

Итак, в настройках вывода плеера (File->Preferences->Playback->Output) выбираем WASAPI: <наше устройство> , разрядность ставим 24 бит :

При выводе через WASAPI Exclusive обходятся все эффекты звуковой карты (если они включены), а также микшер Windows (для которого мы указывали частоту семплирования).

Теперь перейдём к настройкам DSP:

А вот теперь - почему 96 кГц. Я провел серию экспериментов, и вот что мне удалось выяснить. В режиме «выход на передние динамики», если регулятор громкости установлен более чем на 90%, при воспроизведении тестового сигнала udial (частота дискретизации - 44.1 кГц) слышны сильные искажения. Искажения пропадают, если или понизить громкость, или переключиться на режим наушников, или выполнить передискретизацию аудио до 96 кГц.

О причинах данного явления по имеющимся данным судить трудно, но можно сделать выводы и дважды перестраховаться: всё аудио выводить с частотой дискретизации 96 кГц, а громкость не повышать более чем до 90% .

И пара слов о необходимости настройки foobar2000. В принципе, можно выводить звук на устройство «DS: Первичный звуковой драйвер». В этом случае передискретизация будет выполняться средствами Windows (ресемплер там не самый плохой), к тому же ещё и не будут отключаться все остальные звуки (как при воспроизведении через WASAPI Exclusive). Кроме того, выбрав данное устройство, Windows будет выводить звук на то устройство, которое установлено по умолчанию в панели управления, что бывает удобно (например, при отключении одного из устройств звук автоматически переключается на другое). Так что выбор за вами - удобство, или же уверенность в качестве.

6. Воскрешение трехмерного звука и аппаратного микширования

И конечно же я не забыл про геймеров. Так как в Windows, начиная с Vista, отсутствует доступ к аппаратному микшированию потоков (все операции выполняет Windows, а потом один единственный поток выводится на звуковую карту), то разработчики придумали специальную программу, аналог Creative ALchemy, но для Realtek - 3D SoundBack . Она подключается к аппаратным ресурсам через интерфейс OpenAL, эмулируя для указанных программ Windows эмулирует DirectSound устройство (как в Windows XP), а затем просто выполняет преобразование команд DirectSound (или DirectSound 3D) в команды OpenAL, в итоге - получаем настоящий EAX 2.0 в играх, а также возможность преобразования многоканального аудио в стерео с эффектами окружения.

Для запуска программы откройте папку .../Program Files/Realtek/3D Sound Back Beta0.1 , в свойствах файла 3DSoundBack.exe на вкладке «Совместимость» установите режим совместимости с Windows Vista SP2 :

Теперь запустите этот файл. Чтобы добавить приложение - нажмите Add Game , введите название и адрес папки, в которой содержится исполняемый файл программы. Например:

После добавления не забудьте выделить добавленное приложение и нажать кнопку Enable .

Теперь указанное приложение будет по умолчанию использовать эмулированное DirectSound устройство и получит доступ к аппаратным ресурсам звуковой карты:

Эпилог

Ну вот, очередная грандиозная статья завершена. Кстати, я тут подумал: а ведь по-хорошему, эту статью надо было написать одной из первых... Впрочем, на то время у меня ещё не хватило бы знаний, чтобы всё так вот подробно описать, так что оно может быть и к лучшему.

Если что-то непонятно, остались какие-то вопросы - спрашивайте, комментируйте. Желаю удачи!

Информация от спонсора

ЕвроТехника: сеть магазинов бытовой техники. На сайте http://euro-technika.com.ua/ Вы можете ознакомиться с ассортиментом современных 8-ядерных смартфонов (воспользовавшись удобным каталогом) и здесь же сделать заказ (с доставкой или самовывозом).