一種聲光雙控節(jié)能自動開關(guān)的研制
出處：HIGHWAY 發(fā)布于：2007-12-15 10:54:36
1 引言
在學(xué)校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。為此，筆者設(shè)計并試制成功了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能自動開關(guān)。使用時安裝于原墻壁開關(guān)上方人手觸摸不到的接線盒處，或者直接替代原墻壁開關(guān)。在我校安裝運行兩年多來，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。
2 電路原理圖
3 電路功能
本電路為一聲光自動控制白熾燈開關(guān)。白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動關(guān)斷，聲控部分不起作用。當(dāng)光線較暗時，光控部分將開關(guān)自動打開，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強度。當(dāng)聲強達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到，開關(guān)自動關(guān)斷，等待下聲音信號觸發(fā)。這樣，通過對環(huán)境聲光信號的檢測與處理，完成電路通斷的自動開關(guān)控制。
4 電路組成
1主電路：由整流橋V1～V4、晶閘管V5組成，V5為開關(guān)執(zhí)行器件。
2光控電路：由R4和光敏電阻GR組成，其中GR為光檢測元件。
3聲控電路：由麥克風(fēng)MIC、三極管V7、電容C2及電阻R5～R7組成，其中MIC為聲檢測元件。
4邏輯電平反轉(zhuǎn)及觸發(fā)電路：由四二輸入與非門IC及R1組成。
5延時電路：由R3、C1、V6等元件組成。
6電源電路：由R2、V8、C3等元件組成。
5 工作原理
由電路原理圖可見，當(dāng)作為開關(guān)執(zhí)行器件的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，交流電流的正半周流經(jīng)V1、V5、V4、EL，負(fù)半周流經(jīng)EL、V2、V3，在白熾燈EL上得到略低于220V的交流電壓，此時相當(dāng)于開關(guān)閉合，電路接通，白熾燈發(fā)光。當(dāng)晶閘管的控制極上無觸發(fā)信號時，由于白熾燈在電路中近于純電阻負(fù)載，所以晶閘管V5能夠可靠地正向阻斷，此時相當(dāng)于開關(guān)斷開，電路呈關(guān)斷狀態(tài)。
電路中晶閘管的通斷，取決于控制極信號的有無。光敏電阻GR的阻值隨著光照強度的變化而變化，當(dāng)光照達到一定強度時，阻值變小到與R4分壓后使IC(1)腳處于低電平，(1)腳所在的與非門被封死，這時不管有無聲音信號輸入，IC (11)腳都是低電平，晶閘管正向阻斷。隨著光照強度的減弱，GR阻值逐漸增大，(1)腳電位逐漸上升，當(dāng)(1)腳電位上升到邏輯高電平后，即滿足了開門條件，(3)腳是否反轉(zhuǎn)只取決于(2)腳電位是否達到了邏輯高電平，此時聲控開始起作用。
當(dāng)環(huán)境聲音信號很弱時，三極管V7處于飽和狀態(tài)，IC(2)腳為低電平，(11)腳亦為低電平，V5阻斷。當(dāng)環(huán)境聲音信號達到一定強度時，通過MIC拾音輸出、C2耦合到V7的基極，使集電極亦即IC(2)腳電位隨著聲強而高低變化，當(dāng)(2)腳處于高電平時，由于(1)腳早已處于高電平而滿足了與非門反轉(zhuǎn)條件，(3)腳低電平，(4)腳高電平并經(jīng)V6向C1充電，C1上的電壓不斷升高，當(dāng)C1上的電壓上升到IC邏輯高電平時，(10)腳變?yōu)榈碗娖剑?11)腳輸出高電平，V5被觸發(fā)導(dǎo)通。此時，C3上的電壓降低，MIC拾音靈敏度降低，V7重新飽和，(3)腳為高電平，(4)腳變?yōu)榈碗娖?，由于V6的隔離作用，C1上的電壓仍維持(8)、(9)腳高電平，(11)腳也為高電平。C1上的電壓通過R3放電，直至C1上的電壓降至IC邏輯低電平時，(11)腳變?yōu)榈碗娖?，晶閘管V5在正、負(fù)極間的電壓過零時被正向阻斷，C3上的電壓重新升高，MIC恢復(fù)拾音靈敏度，等待下聲控信號輸入，IC(8)、(9)腳電位從高電平降低為低電平的時間，即為開關(guān)接通的維持時間，由C1和R3的數(shù)值確定。
在學(xué)校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。為此，筆者設(shè)計并試制成功了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能自動開關(guān)。使用時安裝于原墻壁開關(guān)上方人手觸摸不到的接線盒處，或者直接替代原墻壁開關(guān)。在我校安裝運行兩年多來，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。
2 電路原理圖
3 電路功能
本電路為一聲光自動控制白熾燈開關(guān)。白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動關(guān)斷，聲控部分不起作用。當(dāng)光線較暗時，光控部分將開關(guān)自動打開，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強度。當(dāng)聲強達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到，開關(guān)自動關(guān)斷，等待下聲音信號觸發(fā)。這樣，通過對環(huán)境聲光信號的檢測與處理，完成電路通斷的自動開關(guān)控制。
4 電路組成
1主電路：由整流橋V1～V4、晶閘管V5組成，V5為開關(guān)執(zhí)行器件。
2光控電路：由R4和光敏電阻GR組成，其中GR為光檢測元件。
3聲控電路：由麥克風(fēng)MIC、三極管V7、電容C2及電阻R5～R7組成，其中MIC為聲檢測元件。
4邏輯電平反轉(zhuǎn)及觸發(fā)電路：由四二輸入與非門IC及R1組成。
5延時電路：由R3、C1、V6等元件組成。
6電源電路：由R2、V8、C3等元件組成。
5 工作原理
由電路原理圖可見，當(dāng)作為開關(guān)執(zhí)行器件的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，交流電流的正半周流經(jīng)V1、V5、V4、EL，負(fù)半周流經(jīng)EL、V2、V3，在白熾燈EL上得到略低于220V的交流電壓，此時相當(dāng)于開關(guān)閉合，電路接通，白熾燈發(fā)光。當(dāng)晶閘管的控制極上無觸發(fā)信號時，由于白熾燈在電路中近于純電阻負(fù)載，所以晶閘管V5能夠可靠地正向阻斷，此時相當(dāng)于開關(guān)斷開，電路呈關(guān)斷狀態(tài)。
電路中晶閘管的通斷，取決于控制極信號的有無。光敏電阻GR的阻值隨著光照強度的變化而變化，當(dāng)光照達到一定強度時，阻值變小到與R4分壓后使IC(1)腳處于低電平，(1)腳所在的與非門被封死，這時不管有無聲音信號輸入，IC (11)腳都是低電平，晶閘管正向阻斷。隨著光照強度的減弱，GR阻值逐漸增大，(1)腳電位逐漸上升，當(dāng)(1)腳電位上升到邏輯高電平后，即滿足了開門條件，(3)腳是否反轉(zhuǎn)只取決于(2)腳電位是否達到了邏輯高電平，此時聲控開始起作用。
當(dāng)環(huán)境聲音信號很弱時，三極管V7處于飽和狀態(tài)，IC(2)腳為低電平，(11)腳亦為低電平，V5阻斷。當(dāng)環(huán)境聲音信號達到一定強度時，通過MIC拾音輸出、C2耦合到V7的基極，使集電極亦即IC(2)腳電位隨著聲強而高低變化，當(dāng)(2)腳處于高電平時，由于(1)腳早已處于高電平而滿足了與非門反轉(zhuǎn)條件，(3)腳低電平，(4)腳高電平并經(jīng)V6向C1充電，C1上的電壓不斷升高，當(dāng)C1上的電壓上升到IC邏輯高電平時，(10)腳變?yōu)榈碗娖剑?11)腳輸出高電平，V5被觸發(fā)導(dǎo)通。此時，C3上的電壓降低，MIC拾音靈敏度降低，V7重新飽和，(3)腳為高電平，(4)腳變?yōu)榈碗娖?，由于V6的隔離作用，C1上的電壓仍維持(8)、(9)腳高電平，(11)腳也為高電平。C1上的電壓通過R3放電，直至C1上的電壓降至IC邏輯低電平時，(11)腳變?yōu)榈碗娖?，晶閘管V5在正、負(fù)極間的電壓過零時被正向阻斷，C3上的電壓重新升高，MIC恢復(fù)拾音靈敏度，等待下聲控信號輸入，IC(8)、(9)腳電位從高電平降低為低電平的時間，即為開關(guān)接通的維持時間，由C1和R3的數(shù)值確定。
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