一种声光双控节能自动开关的研制

时间：2007-12-15

1　引言

　　在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。为此，笔者设计并试制成功了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能自动开关。使用时安装于原墙壁开关上方人手触摸不到的接线盒处，或者直接替代原墙壁开关。在我校安装运行两年多来，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。

2　电路原理图

3　电路功能

　　本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下声音信号触发。这样，通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。

4　电路组成

    1主电路：由整流桥V1～V4、晶闸管V5组成，V5为开关执行器件。
    2光控电路：由R4和光敏电阻GR组成，其中GR为光检测元件。
    3声控电路：由麦克风MIC、三极管V7、电容C2及电阻R5～R7组成，其中MIC为声检测元件。
    4逻辑电平反转及触发电路：由四二输入与非门IC及R1组成。
    5延时电路：由R3、C1、V6等元件组成。
    6电源电路：由R2、V8、C3等元件组成。

5　工作原理

　　由电路原理图可见，当作为开关执行器件的晶闸管被触发导通后，交流电流的正半周流经V1、V5、V4、EL，负半周流经EL、V2、V3，在白炽灯EL上得到略低于220V的交流电压，此时相当于开关闭合，电路接通，白炽灯发光。当晶闸管的控制极上无触发信号时，由于白炽灯在电路中近于纯电阻负载，所以晶闸管V5能够可靠地正向阻断，此时相当于开关断开，电路呈关断状态。

　　电路中晶闸管的通断，取决于控制极信号的有无。光敏电阻GR的阻值随着光照强度的变化而变化，当光照达到一定强度时，阻值变小到与R4分压后使IC(1)脚处于低电平，(1)脚所在的与非门被封死，这时不管有无声音信号输入，IC (11)脚都是低电平，晶闸管正向阻断。随着光照强度的减弱，GR阻值逐渐增大，(1)脚电位逐渐上升，当(1)脚电位上升到逻辑高电平后，即满足了开门条件，(3)脚是否反转只取决于(2)脚电位是否达到了逻辑高电平，此时声控开始起作用。

　　当环境声音信号很弱时，三极管V7处于饱和状态，IC(2)脚为低电平，(11)脚亦为低电平，V5阻断。当环境声音信号达到一定强度时，通过MIC拾音输出、C2耦合到V7的基极，使集电极亦即IC(2)脚电位随着声强而高低变化，当(2)脚处于高电平时，由于(1)脚早已处于高电平而满足了与非门反转条件，(3)脚低电平，(4)脚高电平并经V6向C1充电，C1上的电压不断升高，当C1上的电压上升到IC逻辑高电平时，(10)脚变为低电平，(11)脚输出高电平，V5被触发导通。此时，C3上的电压降低，MIC拾音灵敏度降低，V7重新饱和，(3)脚为高电平，(4)脚变为低电平，由于V6的隔离作用，C1上的电压仍维持(8)、(9)脚高电平，(11)脚也为高电平。C1上的电压通过R3放电，直至C1上的电压降至IC逻辑低电平时，(11)脚变为低电平，晶闸管V5在正、负极间的电压过零时被正向阻断，C3上的电压重新升高，MIC恢复拾音灵敏度，等待下声控信号输入，IC(8)、(9)脚电位从高电平降低为低电平的时间，即为开关接通的维持时间，由C1和R3的数值确定。

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