Люди с проблемами слуха могут не слышать звонка проводного или мобильного телефона, а также домофона. Часто причина заключается в том, что звучание встроенного в устройство звонка слишком тихое, и его хочется сделать громче. Описываемый проект позволяет устранить эту проблему для слабослышащих.
Как работает усилитель звонка
Рассматриваемый прибор не является усилителем телефонного звонка в строгом смысле этого слова. Скорее его можно назвать звуковым компаратором, который определяет превышение заданной интенсивности сигнала и затем излучает свой, гораздо более громкий звук. Принципиальная схема усилителя звонка представлена на рисунке. Датчиком обнаружения звуков является электретный микрофон MIC1.
Для правильной работы ему требуется питание постоянного тока, которое обеспечивается резистором R1. Постоянная составляющая затем отделяется конденсатором С1, а переменный сигнал поступает на инвертирующий вход усилителя.
Чтобы избежать подачи на него симметричного напряжения, на его неинвертирующем входе создан потенциал, равный половине напряжения источника питания, то есть примерно 6 В. Благодаря этому решению, которое реализовано на делителе R2 и R3, создается потенциал искусственной земли, который фильтруется конденсатором С2. Резистор R4 задает коэффициент усиления.
Усиленный сигнал (включая постоянную составляющую около 6 В) поступает на второй операционный усилитель, работающий как компаратор напряжения. Если мгновенный уровень напряжения на его неинвертирующем входе падает ниже уровня, установленного потенциометром P1, это приводит к тому, что выходное напряжение становится близким к 0. Это, в свою очередь, запускает моностабильный мультивибратор (микросхема US2) на период в пять секунд, таким образом обеспечивается питание микросхемы US3, содержащей четыре триггера Шмитта 2И-НЕ.
Два из них генерируют сигналы прямоугольной формы с коэффициентом заполнения примерно 50%: US3A с частотой 0,5 Гц, US3B с частотой 150 Гц. Элемент US3C умножает логические значения, представленные обоими сигналами, в результате чего на его выходе появляется прерывистый тональный сигнал. Затвор транзистора Т1 подключен напрямую к выходу US3D. Резистор R10, включенный последовательно со стоком Т1, ограничивает выходную мощность за счет уменьшения амплитуды сигнала в этой цепи.
Усилитель мощности входящего звонка собран на плате размерами примерно 65×38 мм. Печатный узел представлен на рисунке выше. Для интегральных микросхем стоит использовать панельки. Микрофон следует припаять так, чтобы его корпус плотно прилегал к плате.
К контактам OUT и +12V разъема J1 следует подключить широкополосный громкоговоритель с сопротивлением катушки 4…8 Ом и номинальной мощностью несколько Вт. Его следует расположить подальше от микрофона. Напротив, сам микрофон следует разместить как можно ближе к динамику дверного звонка или рядом с мобильным\стационарным телефоном. Ток, потребляемый устройством в режиме ожидания, составляет примерно 10 мА, а при излучении звука увеличивается примерно до 80 мА (среднее значение).
Перечень элементов устройства
Удобно воспользоваться сводным списком компонентов устройства при сборке своими руками.
Резисторы (0,25 Вт):
- R1…R3, R9 — 10 кОм;
- R4 — 220 кОм;
- R5 — 4,7 кОм;
- R6 — 100 Ом;
- R7 — 47 кОм;
- R8 — 100 кОм;
- R10 — 27 Ом/2 Вт;
- P1 — 10 кОм.
Конденсаторы :
- C1 — 470 нФ/50 В;
- C2, C5 — 4,7 мкФ/25 В;
- C3 — 10 нФ;
- C4 — 100 мкФ/25 В;
- C6 — 150 нФ/50 В;
- C7 — 470 мкФ/25 В;
- C8 — 100 нФ.
Полупроводники :
- T1 — например, BUZ11;
- US1 — LM358;
- US2 — NE555;
- US3 — CD4093.
Прочее :
- разъем J1 — ARK3 (5 мм);
- MIC1 — электретный микрофон, например, KPCM29B-P (отечественный МКЭ-1, МКЭ-3);
- две панельки DIP8;
- одна панелька DIP14;
- динамик (описание в тексте).
Устройство должно быть обеспечено питанием +12 В, не обязательно стабилизированным, но хорошо фильтрованным. Адаптер, как указывалось выше, должен выдавать ток более 80 мА. Единственным шагом при запуске усилителя звонка является установка желаемого порога активации с помощью потенциометра P1. Перед включением схемы поверните ручку переменного резистора в сторону наименьшей чувствительности. Следует добавить, что включение питания предполагает однократный громкий звонок устройства из-за возникновения переходных состояний.