Comutator activat prin sunet

Comutatoarele activate prin sunet sunt utilizate în multe aplicații, câteva exemple tipice fiind magnetofoanele activate prin voce, alarmele pentru bebeluși, sistemele de alarmă împotriva efracției și sistemele VOX (comutare activată prin voce) ale instalațiilor de transmisie/recepție radio. Circuitul simplu prezentat aici va funcționa la o distanță de până la aproximativ 2 sau 3 metri de o voce cu volum mediu (puțin mai puțin dacă capsula de microfon piezo/cristal este înlocuită cu una de tip dinamic cu impedanță medie sau mare). Semnalele produse de microfon sunt amplificate de un amplificator de mare câștig care utilizează două etaje de amplificare cu emitor comun.

Aceste două etaje sunt bazate pe Q1 și Q2 și folosesc o configurație simplă cu cuplaj capacitiv. Ambele tranzistoare sunt operate la curenți de colector mici pentru a oferi un nivel scăzut de zgomot și un consum redus de curent în stare de repaus. C3 atenuează răspunsul la frecvențe înalte al circuitului și ajută la stabilitate. Ieșirea de la Q2 este cuplată la un al treilea etaj cu emitor comun prin C5. Acest al treilea etaj se bazează pe Q3 și este polarizat de R6 și R7 într-un punct în care Q3 este practic blocat. Astfel, există o tensiune foarte mică dezvoltată pe rezistența de sarcină R8, iar tensiunea de intrare transmisă către Q4 prin D1 este insuficientă pentru a porni acest dispozitiv și a activa releul care formează sarcina sa din colector. Cu toate acestea, când sunetele sunt recepționate de microfon, un semnal puternic este primit la baza lui Q3, determinându-l să conducă puternic pe semiciclurile pozitive ale intrării.

Acest lucru produce o serie de impulsuri negative puternice pe C4, încărcând această componentă până la un nivel adecvat pentru a porni Q4 și releul. O pereche de contacte de releu este utilizată pentru a controla alimentarea echipamentului secundar. C4 se încarcă prin impedanța destul de scăzută a lui Q3 și R9, oferind circuitului un timp de atac destul de rapid. Calea de descărcare a lui C4 este prin impedanța relativ ridicată a joncțiunii bază-emitor a lui Q4, oferind un timp de descreștere de o secundă sau două. Astfel, circuitul răspunde rapid când un semnal este primit inițial, dar releul nu se decuplează în timpul scurtelor pauze care apar în timpul vorbirii normale. Consumul de curent în stare de repaus al circuitului este de doar aproximativ 250 uA, dar acesta crește la aproximativ 35 mA când releul este activat.

Circuitul este un releu acționat prin sunet (VOX) care folosește patru tranzistori pentru a capta zgomotul ambiental și a cupla un releu electromagnetic RLA. Semnalul audio pornește de la microfonul ceramic MIC1 (cu cristal/piezo), a cărui tensiune alternativă generată de sunet trece prin condensatorul de cuplaj C2 direct în baza tranzistorului Q1. Tranzistoarele Q1 și Q2 sunt conectate în configurație de emitor comun și formează un preamplificator audio de mare câștig în două etaje. Pentru a limita zgomotul de fond (fâșâitul specific), valorile rezistențelor din colectoare și baze sunt alese astfel încât Q1 și Q2 să funcționeze la curenți extrem de mici de repaus. Condensatorul C3 de 56pF montat pe reacția lui Q1 taie frecvențele înalte inutile și paraziții pentru a asigura stabilitatea audio. Semnalul preamplificat este transmis prin C5 în baza lui Q3.

Acest al treilea tranzistor funcționează ca un detector de prag; prin intermediul divizorului de polarizare format din R6 și R7, Q3 este menținut în stare de blocare (nu conduce curent în repaus). Când apare un sunet suficient de puternic, semiciclurile pozitive ale undei audio depășesc pragul de deschidere al lui Q3 de 0.6V, făcându-l să conducă intens în impulsuri. În acel moment, colectorul lui Q3 trage curent spre masă și încarcă rapid condensatorul de temporizare C4 prin rezistența de limitare R9. Acest proces reprezintă „timpul de atac” rapid al circuitului. Când C4 acumulează suficientă tensiune, curentul trece prin dioda de separare D1 în baza tranzistorului de putere PNP notat cu Q4. Deoarece Q4 este un tranzistor PNP cu emitorul legat direct la linia pozitivă de 9V, tragerea bazei sale către o tensiune mai joasă prin D1 și C4 îl deschide complet. Q4 începe să conducă și alimentează bobina releului RLA conectată în colectorul său, activând contactele externe RLA1 pentru a porni aparatul dorit.

Când sunetul încetează, Q3 se blochează la loc, dar condensatorul C4 nu se poate descărca înapoi prin Q3 datorită blocajului oferit de dioda D1 și de joncțiunea internă a tranzistorului. Singura cale de descărcare a lui C4 rămâne joncțiunea bază-emitor a lui Q4. Deoarece această cale are o rezistență internă (impedanță) foarte mare, condensatorului îi ia între 1 și 2 secunde să se descarce. Acest „timp de descreștere” sau menținere (delay) previne ticăitul repetat și decuplarea releului în timpul pauzelor scurte dintre cuvinte în vorbirea normală. Dioda D2 montată în paralel cu releul preia șocurile de tensiune inversă apărute la oprirea bobinei, protejând Q4, în timp ce C1, C6 și C7 asigură filtrarea tensiunii pe liniile de alimentare pentru a bloca auto-oscilațiile de joasă frecvență induse de cuplarea releului.