照明燈聲光控制節(jié)能開關(guān)電路設(shè)計(jì)的研究

陳高麗，吉成芳

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州，451100）

1　光控電路設(shè)計(jì)

光控電路部分的核心元件就是光敏電阻，主要用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。主要是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。光敏電阻阻值隨光照的變化而變化，入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。

圖1　光控電路設(shè)計(jì)

工作原理：當(dāng)光敏電阻受到外部光照變強(qiáng)，其電阻變小，且光照強(qiáng)度越高，其阻值降的越低。當(dāng)節(jié)能開關(guān)沒(méi)有聲音信號(hào)時(shí)，聲控觸發(fā)電路不響應(yīng)，開關(guān)不會(huì)打開；當(dāng)節(jié)能開關(guān)有聲音信號(hào)，有光照時(shí)，聲控觸發(fā)電路工作，開關(guān)不會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)光敏電阻處在無(wú)光照環(huán)境，電阻阻值會(huì)很大，阻止電信號(hào)的流出使其流入下一級(jí)的電路中。當(dāng)聲控觸發(fā)電路沒(méi)有信號(hào)的傳入時(shí)，電燈不會(huì)被點(diǎn)亮。當(dāng)聲控觸發(fā)電路有聲音信號(hào)的傳入時(shí)，經(jīng)過(guò)放大處理流入到光控電路，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)閉合，照明燈被點(diǎn)亮。

2　聲控電路設(shè)計(jì)

聲控電路的核心元件是駐極體話筒，是由駐極體和場(chǎng)效應(yīng)管組成的一種具有自偏壓的電聲換能器。MIC把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，此時(shí)的電信號(hào)一般比較弱，需要放大，采用功放電路對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。采用轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)電信號(hào)觸發(fā)觸發(fā)器導(dǎo)通電路，打開開關(guān)，實(shí)現(xiàn)聲控。

圖2　聲控電路設(shè)計(jì)

聲控電路的工作過(guò)程：當(dāng)MIC接收到外部傳入的聲音信號(hào)后，會(huì)將接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并經(jīng)電容C1耦合，將信號(hào)傳給三極管VT1進(jìn)行放大，電信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管放大后將流入光控電路。其中三極管VT1要實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)的放大需要滿足一定的條件，三極管基極電壓必須為高電位，集電極為低電位，才能夠?qū)﹄娦盘?hào)進(jìn)行放大。

3　節(jié)能開關(guān)電路設(shè)計(jì)

節(jié)能開關(guān)電路設(shè)計(jì)如圖3所示：核心元件是三極管，分別是VT2和VT3，其中VT2為NPN型，VT3為PNP型。三極管共有三種工作狀態(tài)即：截止，飽和和放大。而本設(shè)計(jì)需要的工作狀態(tài)是飽和，起開關(guān)作用。工作過(guò)程：當(dāng)聲控電路有聲音信號(hào)的傳入而外部無(wú)光照時(shí)，將會(huì)有電信號(hào)流經(jīng)三極管VT2中，然而VT2、VT3組成的節(jié)能開關(guān)打開，照明燈被點(diǎn)亮，此時(shí)將有信號(hào)從三極管VT3集電極流出，流入二極管和電容C4構(gòu)成的充電電路中進(jìn)而對(duì)C4進(jìn)行充電，進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間到節(jié)能開關(guān)斷開。

圖3　節(jié)能開關(guān)電路設(shè)計(jì)

4　整體電路設(shè)計(jì)

整體電路設(shè)計(jì)如圖4所示：當(dāng)聲控電路周圍沒(méi)有聲音時(shí)電路處于不工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)接受到聲音信號(hào)，聲控觸發(fā)電路中的MIC元件會(huì)將聲音信號(hào)接收并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)傳送到光控電路。當(dāng)有光照射光敏電阻，其阻值將會(huì)變小，近似于導(dǎo)線，對(duì)電壓信號(hào)的衰減會(huì)很大，單向可控硅MCR處于截止?fàn)顟B(tài)，照明燈將不亮。當(dāng)外部沒(méi)有光照的情況下，光控電路中的光敏電阻阻值會(huì)很大，對(duì)直流電壓衰減影響很小。電子開關(guān)電路被導(dǎo)通，使得延時(shí)電路中的電容C4開始充電。等C4充滿電荷后進(jìn)而通過(guò)電阻R8把直流觸發(fā)電壓加到晶閘管的門極控制端，晶閘管被導(dǎo)通，節(jié)能開關(guān)閉合，照明被點(diǎn)亮。延時(shí)電路中的電容C4中電荷消耗到零時(shí)，晶閘管的門極觸發(fā)正向電壓為0晶閘管又被截止，照明會(huì)熄滅。

圖4　整體電路設(shè)計(jì)

5　總結(jié)

聲光控節(jié)能開關(guān)設(shè)計(jì)比較完備，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)約電能的目的，簡(jiǎn)單易制、成本低、可靠性高，是各類照明場(chǎng)所的最佳選擇，電路能受人為所控制，以便更好的為人們服務(wù)。