该装置在夜晚有客人来访敲门或主人回家用钥匙开门时,均会自动控制门外照明灯延迟点亮40s以上,既方便了家庭生活,又可杜绝因忘关灯而造成的电能浪费。

读者通过制作这种新颖独特、具有创意的延迟照明灯,不仅可有效解决门庭照明灯的节电管理问题,而且可以体验到模块化设计与制作给我们带来的便利和好处。

弄懂工作原理

震动式房门延迟照明灯的电路如图23-1所示,它由模块化的房门震动传感器A、延迟与光敏双重控制交流开关电路、电源变换电路等部分构成。

卧室什么样的灯可以遥控控制开关(教你做震动式房门延迟照明灯)(1)

图23-1 震动式房门延迟照明灯电路图

接通电源,220V交流电经晶体二极管VD3半波整流、电阻器R3限流、稳压二极管VD2稳压和电容器C2滤波后,输出约12V直流电压,供控制电路用电。平时,震动传感器A检拾不到门板震动波,故其输出端OUT输出低电平,单向晶闸管VS因控制极无合适偏流而处于截止状态,电灯H无电不发光。当有人敲门或开门锁时,门板产生的震动波被震动传感器A拾取,经其内部电路一系列放大与比较等处理后,从输出端OUT输出相应的高电平脉冲。此高电平脉冲通过隔离二极管VD1后,给电容器C1快速充上≥10.3V(实测)的直流电压,并通过电阻器R1向单向晶闸管VS控制极提供一定的触发电流,使单向晶闸管VS导通,电灯H得电发光。门板震动波消失后,虽然震动传感器A的输出端OUT不再输出高电平脉冲,但由于电容器C1储存的电荷通过电阻器R1继续向单向晶闸管VS提供合适的触发电流,所以电灯H不会马上熄灭。经过一段时间(延迟时间),电容器C1两端放电电压下降到2.8V(实测)以下,单向晶闸管VS因得不到足够的触发电流而在交流电过零时关断,电灯H自动熄灭。

光敏电阻器RL和微调电位器RP、晶体三极管VT等构成了光控电路。白天,光敏电阻器RL受自然光线照射呈低阻值,晶体三极管VT获得合适偏压而饱和导通,这会使门板产生震动后震动传感器A输出的高电平无法加到单向晶闸管VS的控制极,故单向晶闸管VS始终处于截止状态,从而实现了白天门板震动后电灯H不跟随发光之目的;晚上,光敏电阻器RL接受不到自然光线呈高阻值,晶体三极管VT失去合适偏压而退出饱和区,解除了对单向晶闸管VS控制极的强制“短路”,这时门板一有震动,震动传感器A即输出高电平脉冲,从而触发单向晶闸管VS导通,使电灯H得以发光。电路的光控灵敏度可通过改变微调电位器RP的阻值,实现连续调节。

电路中,单向晶闸管VS导通时,电灯H两端获得的是约99V直流脉动电压,虽然电灯H发出的是比较柔弱的照明光,但其亮度完全能满足房门口照明的需求。电灯H工作在欠压状态下,不仅节电,而且能够有效地减小每次开灯瞬间强电流对灯丝的冲击,使灯泡使用寿命大大延长。电灯每次延迟熄灭的时间长短,主要由电容器C1和电阻器R1的参数大小确定,此外还与单向晶闸管VS最低触发电流大小有关。按照图23-1所示选用元器件,实测延迟时间≥40s。

准备好元器件

本制作共用了15个元器件(R3用两个电阻器并联构成),备料清单见表23。

A采用国产T968A型“一体化”微震动传感器,它采用塑料壳封装,外形似半椭圆球,见图23-2(a)所示。在外壳正面右上角有一发光二极管,用作通电指示;左上角有一灵敏度调节孔,里面实际上是一个微调电位器,调节它的阻值可改变探测震动的灵敏度,以满足不同场合需求。引出线为一根长约1.2m的双芯屏蔽线,红色线接电源“ ”极,白色线为输出端OUT,屏蔽皮网线(套有一小段黑色塑管)接电源“——”极。T968A的内部电路功能框图如图23-2(b)所示,其特点是:灵敏度高,并可随时调节;能全方位探测,无死角;输出正极性高电平脉冲,能直接与晶体三极管、晶闸管以及数字逻辑电路接口;外壳小巧坚固,能在各种恶劣环境下使用。

表23 元器件清单

卧室什么样的灯可以遥控控制开关(教你做震动式房门延迟照明灯)(2)

续表

卧室什么样的灯可以遥控控制开关(教你做震动式房门延迟照明灯)(3)

卧室什么样的灯可以遥控控制开关(教你做震动式房门延迟照明灯)(4)

图23-2 T968A型“一体化”微震动传感器

T968A的主要参数为:工作电压5~12V,静态工作电流≤2.5mA;传输方式为正极性振动脉冲,输出电平≥VCC(工作电压)-1V;可探测振动的频率范围100~3000Hz。

VS采用MCR100-8(额定正向平均电流1A、额定工作电压600V)小型塑封单向晶闸管,其实物外形和引脚排列见图4-4,要求触发电流≤10μA。VT用9014(集电极最大允许电流ICM=0.1A,集电极最大允许功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三极管,要求电流放大系数β>150。VD1用1N4148型硅开关二极管;VD2用稳定电压是12V、最大耗散功率是0.25W的普通硅稳压二极管,如2CW60、1N4106型等;VD3用1N4007型硅整流二极管。

RL宜选用MG44-05型非密封光敏电阻器,其他亮阻≤20kΩ、暗阻≥5MΩ的普通光敏电阻器也可代用。RP用WH7-A型立式微调电位器,标称阻值为10kΩ。R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜电阻器,标称阻值分别为240kΩ和30kΩ;R3用两只RJ-1/2W、36kΩ型金属膜电阻器并联而成,以获得理想的小体积及合适的额定电功率。C1、C2均用CD11-16V型电解电容器,标称容量分别为100μF和220μF。

H用220V、40~100W普通白炽灯泡,要求配套合适的灯头;可根据需要并联数只使用,但各灯泡瓦数之和不应超过200W。

制作与使用

图23-3所示为该震动式房门延迟照明灯的印制电路板接线图。印制电路板最好采用环氧基质铜箔板制作,实际尺寸约为50mm×35mm。印制电路板也可直接采用相同大小的单孔环氧基质“洞洞板”,并充分利用元器件引脚飞线连接,以省去加工专用印制电路板的麻烦。

除震动传感器A和电灯H外,焊接好的电路板装入尺寸约53mm×38mm×20mm的绝缘小盒内。盒面板为光敏电阻器RL开出感光窗口,为微调电位器RP开出调节小孔;盒侧面开出小孔,通过震动传感器A带的1.2m长度的双芯屏蔽线引出震动传感器,通过普通双股电线分别引出电灯H接线和交流220V电源接线。

卧室什么样的灯可以遥控控制开关(教你做震动式房门延迟照明灯)(5)

图23-3 震动式房门延迟照明灯印制电路板图

实际安装时,将电路盒固定在房门里侧合适的墙壁上,要求光敏电阻器RL既能够良好地感受到周围自然光线,又能够良好地避开室内其他灯光的干扰。震动传感器A则通过自带引线引至门锁附近固定,要求能良好地检拾到主人开门锁或客人敲门板时所产生的震动波。电路盒引出的电灯接线直接与门外原有照明电灯(应拆掉原线路)相接,电源线则直接就近接220V交流市电即可。

调试很简单:在白天光敏电阻器RL感受自然光良好的条件下,先敲击一下门板,然后用小起子由小往大缓慢调节微调电位器RP的阻值,使电灯H刚好由亮变暗,即获最佳光控灵敏度。调节时注意:微调电位器RP直接与220V交流电相通,一定要用具有良好绝缘手柄的小起子,谨防触电!另外,通过调整震动传感器A上面的灵敏度调节旋钮,使震动开灯灵敏度合乎要求。

如果对电灯H每次延迟熄灭的时间不满意,可通过增减电容器C1的容量来加以调整(切记:一定要先断开220V交流电)。笔者实测:C1=47μF时,电灯H延迟熄灭时间≥20s;C1=220μF时,电灯H延迟熄灭时间≥80s;C1=330μF时,电灯H延迟熄灭时间≥120s。

使用时注意:电灯H一定要用普通白炽灯泡,切不可接入日光灯或其他感性负载,否则会损坏电感器件与单向晶闸管VS。

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