Ηλεκτρονική σειρήνα με πολλούς ήχους

Ηλεκτρονική σειρήνα
Ηλεκτρονική σειρήναΗλεκτρονικό σχέδιο - σειρήνα με πολλούς ήχους



Η ηλεκτρονική σειρήνα που παρουσιάζουμε εδώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε σύστημα συναγερμού. Ο τρόπος ενεργοποίησης της σειρήνας επαφίεται στην ευρηματικότητα σας. Ανεξάρτητα από τους αισθητήρες που θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν τη σειρήνα - όπως μαγνητικές παγίδες (διακόπτες) θυρών και παραθύρων, ανιχνευτές πυρός ή καπνού, ανιχνευτές κίνησης, κ.α.- η διασύνδεση και η ενεργοποίηση της σειρήνας γίνεται συνήθως με έναν ηλεκτρονόμο (ρελέ). Το μόνο λοιπόν που χρειάζεται να κάνετε, είναι να καλωδιώσετε τη σειρήνα στο σύστημα συναγερμού και να συνδέσετε ένα ηχείο.

 
Πως δουλεύει

Το κύκλωμα της ηλεκτρονικής σειρήνας πολλών ήχων παρουσιάζεται στην εικόνα 1. To IC1-a, το ήμισυ του 556, είναι ένας χρονιστής σε συνδεσμολογία ασταθούς πολύδονητή. Παράγει μία τετραγωνική κυματομορφή στον ακροδέκτη 5, με περίπου σταθερό κύκλο λειτουργίας 50%. Η συχνότητα όμως μπορεί και μεταβάλλεται από το ποτενσιόμετρο R1.

Ηλεκτρονική σειρήνα με πολλούς ήχους

Εικόνα.1
Το ηλεκτρονικό κύκλωμα της σειρήνας πολλών ήχων. Τυπικές τιμές των R1-R3 και C4 παρουσιάζονται στον πίνακα 1.

Με εξαίρεση τον ήχο των «δύο τόνων» και για όλους τους υπόλοιπους ήχους, η έξοδος του ταλαντωτή οδηγείται σε ένα δικτύωμα ολοκληρωτή R-C. Ο ολοκληρωτής αποτελείται από τα στοιχεία R2 και C4. Στην έξοδο του ολοκληρωτή προκύπτει μία τριγωνική κυματομορφή που οδηγείται στον ακροδέκτη 11 του IC1-b. Ο χρονιστής IC1-b λειτουργεί ως ένας ταλαντωτής ελεγχόμενος από τάση, για ακουστικές συχνότητες. Η συχνότητα του ακουστικού ταλαντωτή ελέγχεται από την τριγωνική κυματομορφή και τη μεταβλητή αντίσταση R3. Η τριγωνική κυματομορφή, ουσιαστικά διαμορφώνει κατά συχνότητα το σήμα του ακουστικού ταλαντωτή. Η συχνότητα του παραγόμενου ήχου αυξάνεται και μειώνεται περιοδικά και με αυτό τον τρόπο προσομοιώνεται ο γνώριμος ήχος μίας κλασσικής σειρήνας.

Για την παραγωγή του ήχου «δύο τόνων», η έξοδος του IC1-a δεν ολοκληρώνεται αλλά χρησιμοποιείται αυτούσια για τον έλεγχο της επόμενης βαθμίδας (ο ολοκληρωτής παρακάμπτεται). Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος της εξόδου του IC1-a, ρυθμίζεται κατάλληλα από την R2 και έπειτα διαμορφώνει τη συχνότητα του ακουστικού ταλαντωτή IC1-b και την κάνει να μεταπηδά περιοδικά ανάμεσα σε δύο τιμές.  Έτσι δημιουργείται το ηχητικό εφέ «δύο τόνων» που μοιάζει αρκετά με τη σειρήνα αστυνομικού οχήματος. 

Η έξοδος του IC1-a χρησιμοποιείται αυτούσια και για την παραγωγή «παλμικού ήχου». Τότε όμως, οδηγείται στην είσοδο μηδενισμού (reset) του ακουστικού ταλαντωτή (ακροδέκτης 10) και δεν χρησιμοποιείται για διαμόρφωση κατά συχνότητα. Αυτό κάνει τον ακουστικό ταλαντωτή να λειτουργεί και να σιγεί περιοδικά δημιουργώντας το εφέ του παλμικού ήχου. Στην περίπτωση του «παλμικού ήχου» η συχνότητα του ακουστικού ταλαντωτή παραμένει σταθερή στο χρόνο που αυτός λειτουργεί, διότι εξαρτάται μόνο από την τιμή της R3.

Ο «ήχος κραυγής» είναι ένας συνδυασμός παλμικού ήχου και σειρήνας. Για την παραγωγή του,  το σήμα εξόδου του IC1-a οδηγείται αυτούσιο στον ακροδέκτη σίγασης (reset) και ταυτόχρονα στην είσοδο διαμόρφωσης του ακουστικού ταλαντωτή IC1-b αφού πρώτα ολοκληρωθεί. Τότε, ο ελεγχόμενος από τάση ταλαντωτής ανοιγοκλείνει περιοδικά αλλά κάθε φορά που ενεργοποιείται, διαμορφώνεται ταυτόχρονα και από έναν ανοδικό τριγωνικό παλμό που μειώνει γραμμικά, αυξανομένου του χρόνου, τη συχνότητα του ακουστικού ταλαντωτή. Έτσι δημιουργείται το εφέ επαναλαμβανόμενης «κραυγής».  

Το τρανζίστορ Q1 χρησιμοποιείται ως ενισχυτής και παράγει έως και 10 watts ακουστικής ισχύος. Αν η τάση τροφοδοσίας αυξηθεί από τα 12V σε κανονική λειτουργία, στα 15V, τότε η ισχύς δύναται να αυξηθεί κάπως περισσότερο. 

Οι παραγόμενοι ηλεκτρονικοί ήχοι, ενδεχομένως να ακούγονται κάπως ενοχλητικοί σε ορισμένες συχνότητες δίχως φιλτράρισμα. Ο ήχος μπορεί να βελτιωθεί με τη χρήση του C5 (τιμής από 0.1 έως 1μF) για φιλτράρισμα που θα ομαλοποιήσει κάπως τους ήχους. Ο πυκνωτής C5, σε συνδυασμό με την αντίσταση R4, δημιουργούν ένα χαμηλοπερατό φίλτρο που θα απομακρύνει αρκετό αρμονικό περιεχόμενο από την παραγόμενη τετραγωνική κυματομορφή και θα κάνει τον παραγόμενο ήχο πιο ευχάριστο.   

 
Κατασκευή

Η σειρήνα μπορεί να αποτελέσει τμήμα ενός περισσότερου πολύπλοκου συστήματος, συναγερμού. Μπορεί φυσικά να τοποθετηθεί είτε στην ίδια πλακέτα με το υπόλοιπο σύστημα είτε σε διαφορετική. Η κατασκευή δεν είναι κρίσιμη και μπορεί να υλοποιηθεί εύκολα ακόμη και σε μία διάτρητη πλακέτα γενικής χρήσης.

Κανονικά απαιτείται μία ψύκτρα για το Q1, ιδίως αν ενδέχεται να υπάρξουν θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 30 βαθμούς κελσίου στο χώρο που πρόκειται να τοποθετηθεί η κατασκευή. Όλες οι αντιστάσεις είναι τύπου 1/4W, ανοχής 5%, εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά.


Παραγόμενοι ήχοι

Οι παραγόμενοι ήχοι μπορούν να είναι πάρα πολλοί. Οι διαφορετικές δυνατότητες συνοψίζονται στον πίνακα 1. Φυσικά, εσείς μπορείτε να δημιουργήσετε και άλλους συνδυασμούς της επιλογής σας, εκτός από τους προτεινόμενους. 

Πίνακας 1. Τυπικές τιμές για διαφορετικούς ήχους

ModeR1R2R3C4J1J2
Mechanical siren 5.6ΜΩ 1K 150K 1000μF Off On
Electronic siren 470K 10K 120K 100μF Off On
Warble 100K 100K 100K 10μF Off On
Two-tone 560Κ 10Κ 150Κ None Off On
Pulse 680K Open 150K None On Off
Yowl 2.2MΩ 1K 100K 500μF On Off
 

Ο ρυθμός μεταβολής του ήχου της σειρήνας καθορίζεται από την τιμή της R1: Αύξηση της τιμής της R1 οδηγεί σε μείωση του ρυθμού και αντιστρόφως Η χροιά του ήχου καθορίζεται τόσο από το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης όσο και από την αντίσταση R3. Καθόσον το πλάτος τους σήματος διαμόρφωσης αυξάνεται ή καθώς αυξάνεται η τιμή της R3, το ύφος της χροιάς μειώνεται και αντίστροφα. 

Το εύρος της διαμόρφωσης, δηλαδή η διαφορά μεταξύ της υψηλότερης και της χαμηλότερης παραγόμενης ακουστικής συχνότητας, καθορίζεται από την R2. Μία μικρή τιμή της R2 επιτρέπει μεγάλο εύρος μεταβολής, ενώ μία μεγαλύτερη τιμή το περιορίζει. Οι ελάχιστες τιμές για τις R1, R2 και R3  R3 κυμαίνονται περίπου στο 1ΚΩ. Το εύρος της διαμόρφωσης καθορίζεται επίσης και από τον πυκνωτή C4 που βρίσκεται στον ολοκληρωτή. Η τιμή του καθορίζει το χρόνο ανόδου και καθόδου της τριγωνικής κυματομορφής καθώς και τη γραμμικότητά της και φυσικά η επίδραση του στον παραγόμενο ήχο είναι εξίσου καθοριστική με τις R1 και R2.  

Ο έλεγχος της σειρήνας, αν χρησιμοποιηθεί σε κάποιο συναγερμό, γίνεται μέσω της τάσης τροφοδοσίας.  Η ενεργοποίηση μπορεί να γίνεται απευθείας από την έξοδο κάποιου αισθητήρα ή μέσω χρήσης ηλεκτρονόμου (ρελέ) σε κάποια πλακέτα ελέγχου.