公共楼道灯自动启闭电路
公共楼道灯自动启闭电路
一．摘要:本文从声电转化，晶体管放大微电流，触发可控硅，接通楼道灯这一原理出发，介绍了声控楼道开关相关电路及其原理。
二．关键字： 声控，光控，延时，开关，节能
三、前言：
楼道灯过去一直是采用手动开关控制，对于二层的楼道，可采用双刀双掷开关实现双向控制，对于多层楼道，该方法一般不便使用。于是常常出现上下楼后不能关闭前一盏灯，而造成长明灯，浪费了电能。近年来，出现了手动的延时关闭的开关，解决了这一问题。但该开关仍需要手动开启，仍不方便。笔者根据声电转化，晶体管放大微电流，触发可控硅，接通楼道灯这一原理研制了声控楼道开关。另外，还在电路中加入了光控电路，使楼道灯白天不会被接通。从而达到节能环保的目的。
四、电路设计
4.1电路组成
声光控电子开关是一种利用声、光双重控制的无触点开关,电路 由交流开关，电子开关，整形电路，检波器，声音放大电路组成。
4.2电路原理：
声光控电路分为两部分，光控电路和声控电路，在白天光线强，开关中的光控电路工作，将电路切断；声控是用人走动时，脚步声控制电路，将电路接通。两个两部分的控制相当于两个开关串联。从逻辑上来讲，就是“光暗”和“脚步声”是“与”的关系，满足这两个条件，电路接通，灯亮。这个“与门”输出，去触发一个单稳态电路，使单稳电路动作，接通灯的电源，灯亮。再经过一个时延，灯亮几十秒钟后，单稳电路自动翻转，故灯光声光控开关必须同时具备两个条件,声光才起作用。从声光控开关的结构上分析,开关面板表面装有光敏二级管,内部装有柱极体话简。而光敏二极管的敏感效应,只有在黑暗时才起到作用（可用液晶万用表测得数值）。也就是说当天色变暗到一定程度,光敏二级管感应后会在电子线路板上产生一个脉冲电流,使光敏二级管一路电路处在关闭状态,这时在楼梯口等处只要有响声出现,柱极体活简就会同样产生脉冲电流,这时声光控制开关电路就连通起作用。因为必须要二个条件同时存在,声光控开关才起作用,故叫与门电路。声光控延时开关的电路原理图见图1所示。
4.3元件选择：
R1：120ka金属膜电阻器；
R2、R3 ：47ka金属膜电阻器；
R4：2.2mo金属膜电阻器；
R5：1mo金属膜电阻器；
R6：10ka金属膜电阻器；
R7：470ka金属膜电阻器；
R8：5.1mo金属膜电阻器；
RG：625A光敏电阻;
BM: 拾音传感器；
C1：耦合电容；
C2~C3：10u滤波电容；
VD1~VD5选用IN4001型硅整流二极管；
VT：9014场效应晶体管；
IC：CD4011；
4.4电路设计：
电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门Vd 1～Vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图2所示的方框图。结合图2来分析图1，声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒bm接收并转换成电信号，经C1耦合到Vt的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(Vd1)的2脚，r4、r7是vt偏置电阻，C2是电源滤波电容。
为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg两端的电压高，即为高电平间t=2πr8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。二极管vd1～vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。
4.5实际应用及特点
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，声光控灯由声光控开关和照明灯组合，智能的做到白天灯不亮，夜晚当人走近时利用人发出声音控制灯的开启，人离开后延时关闭真正体现楼宇智能化及物业管理的现代化。 功能特点 1、 基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载。人不离开且在活动，开关持续导通；人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。 2、 具有过零检测功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。 3、 应用光敏控制，开关自动测光，光线强时不感应。安装调试 1、 因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与人的行走通道方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。 2、 安装好开关后加电，当环境光线充足时，灯泡将会闪三次，一分钟后初始化结束，开关进入监控状态，用物体遮住环境光线使开关感应工作，人不离开且在活动，开关将持续工作；人离开后，开关自动延时关闭负载。 3、 安装好开关后加电，当环境光线不足时，开关直接进入监控状态，人不离开且在活动，开关将持续工作。 注意事项 1、 安装时请勿带电操作，等安装好后再加电。 2、 请勿超功率范围使用。 3、 本开关适用于室内环境，请勿安装在户外恶劣环境下使用。 技术指标： 1、 工作电压：AC180V-250V-（50/60Hz） 2、 负载功率：5W-200W 3、 负载特性：创新二线制电路设计，可适用各类负载。(感性负载如日光灯、节 能灯等需外加补偿器) 4、 静态负载：〈0.5W 5、 感应范围：140度锥角，5-8米内 6、 延时时间：约60秒感应水龙头是根据“切割磁力线”的原理做的，而人是个大导体,当处于周围50Hz电网所形成的磁场中时,便会发生电磁感应现象,于是人体就带感应电了。所以一种新型节能的楼道感应灯孕育而生了。从而达到节能环保的效果。声光控开关可用于走廊、楼道、仓库、车库、地下室、洗手间等场所的自动照明、抽风等。
五．心得体会
通过这次课程设计，我体会到了很多学习生活中道理。
（1）培养兴趣，乐观自信
刚刚开始时我对传感器技术课程设计信心不是很足。可是当我想到老师的鼓励要我们做出好的作品时，我的信心一下子有充满了内心。人们常说“兴趣是最好的老师”，只要我们保持对学习新知识的兴趣，就会有很多我们意想不到的收获。
（2）善于研究，寻根刨底
学习的过程就是一个不断遇到问题和不断解决问题的过程。在器件制作的时候，我遇到了很多的问题，遇到问题首先我就自己先琢磨，研究，查找资料努力弄懂。当然也有好多问题自己解决不了，我就虚心请教别的同学。我相信，只要我们乐于尝试，善于思考问题、询问问题，难题是没有解决不了的。
（3）亲身体验，乐在其中
哲学上讲实践是认识的动力和来源，也是检验认识正确与否的唯一标准，把这一观点应用到课件制作上就是要亲自动手制作课件。也许我们在某一方面的创意是非常好的，可不亲自动手，这方面的创意就实现不了。我们可以先从简单的做起，由简单到复杂，根据自己的实际水平动手制作几个完整的课件，只有这样，自己的水平才会不断提高。
六．参考文献：
[1] 《传感器原理及工程应用》 郁有文、常健、程继红 西安电子科技大学出版社
[2] 《传感器与检测技术》 陈杰、黄鸿 高等教育出版社
[3] 《传感器敏感元件大全》 张福学 电子工业出版社
