陳利萍

摘要：每當(dāng)夜晚來(lái)臨，同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)，周?chē)臉堑罒?、走廊燈就亮了起?lái)，一直到天亮。這樣做，難免會(huì)浪費(fèi)電力資源。因此，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)一種實(shí)用又節(jié)能的電子控制電路來(lái)克服這一現(xiàn)象，顯得尤其重要。這樣，既能讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)課內(nèi)所學(xué)知識(shí)，又能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，理論和實(shí)踐相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：聲光控制；延時(shí)；節(jié)能；創(chuàng)新；教學(xué)

自歐盟公布“封殺白熾燈”后，世界各地陸續(xù)拋棄白熾燈已成定局。2011年11月4日，國(guó)家發(fā)改委等多部門(mén)聯(lián)合召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，正式公布從2012年10月1日起中國(guó)將禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售100瓦及以上普通照明白熾燈。且到2016年10月1日，普通白熾燈將徹底退出市場(chǎng)。因此，環(huán)保節(jié)能熒光燈是白熾燈的替代者。但樓道照明，卻限制了熒光燈的使用。因?yàn)闃堑勒彰魇欠浅掷m(xù)性的，有人經(jīng)過(guò)才需要光亮，而不斷的開(kāi)關(guān)通斷會(huì)影響熒光燈的使用壽命，且公共場(chǎng)所和居民住區(qū)的公共樓道普遍使用機(jī)械手動(dòng)開(kāi)關(guān)，還由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮?xí)r間長(zhǎng)的現(xiàn)象。所以，燈的使用壽命短，浪費(fèi)電量，給國(guó)家、單位、個(gè)人造成經(jīng)濟(jì)上的損失。加之頻繁開(kāi)關(guān)，機(jī)械開(kāi)關(guān)的損失率很高，事故隱患增多。而聲光控開(kāi)關(guān)，既改變了以往的頻繁手動(dòng)，又減少了許多安全隱患，安全節(jié)電，使開(kāi)關(guān)與燈泡的壽命變長(zhǎng)，因此得到了廣泛使用。

本次設(shè)計(jì)主要通過(guò)聲光控延時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)白天光照好時(shí)斷電，而夜晚的時(shí)候，通過(guò)人走動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音震動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后燈自動(dòng)熄滅的目的。這樣，既可以方便人們的需求，也實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，同時(shí)，還可以延長(zhǎng)燈的壽命。

一、電路設(shè)計(jì)制作與調(diào)試

（1）設(shè)計(jì)分析。聲光控節(jié)能開(kāi)關(guān)在白天或光線較亮?xí)r，開(kāi)關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時(shí)，開(kāi)關(guān)處于預(yù)備工作狀態(tài)，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)該開(kāi)關(guān)附近時(shí)，腳步聲、說(shuō)話聲、拍手聲等都能開(kāi)啟節(jié)電開(kāi)關(guān)。燈亮后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，燈滅。這種聲光控節(jié)能開(kāi)關(guān)不僅適用于住宅的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所，能節(jié)電、延長(zhǎng)燈泡使用壽命，能給人們的生活帶來(lái)很多的方便，受到廣泛的應(yīng)用。

（2）原理分析。聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的電路原理如下所述：MIC→音頻放大→倍頻整流→光敏電路→控制電路→延時(shí)電路與電子開(kāi)關(guān)。聲音信號(hào)（如腳步聲、說(shuō)話聲等）由駐極話筒接收并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管進(jìn)行放大，放大的信號(hào)再經(jīng)倍頻整流和光控電路處理，再經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制負(fù)載，實(shí)現(xiàn)控制燈亮的目的。同時(shí)，還能通過(guò)調(diào)節(jié)電阻和電容的大小來(lái)改變燈亮的時(shí)間長(zhǎng)短。

白天當(dāng)光線照射到光敏電阻上時(shí)，其通過(guò)感應(yīng)使電路封鎖聲音通道，使聲音信號(hào)不能通過(guò)，則燈泡不受聲音控制，即聲控傳感器暫時(shí)失去作用，燈泡不亮。夜間或光線較暗時(shí)，光敏電阻因無(wú)光照呈低阻，經(jīng)感應(yīng)使聲音通道開(kāi)通，當(dāng)有人走動(dòng)或有人談話時(shí)，通過(guò)聲控傳感器的感應(yīng)，使得燈泡自動(dòng)點(diǎn)亮。達(dá)到內(nèi)部設(shè)定的時(shí)間后，燈泡自動(dòng)熄滅。

（3）設(shè)計(jì)方案。本電路的原理圖如圖所示（因篇幅所限，圖略）。電路中的主要器件使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門(mén)，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高。220v的市電經(jīng)過(guò)橋式整流后經(jīng)R1降壓和c2濾波后給IC（CD4011）和揚(yáng)聲器供電。白天有光照時(shí)，RG呈低阻狀態(tài)，IC輸出低電平，晶閘管為低電平，不導(dǎo)通，燈不亮。當(dāng)夜晚到來(lái)時(shí)，光敏電阻因無(wú)光照而呈高阻狀態(tài)，CD4011的1腳是高電平，若此時(shí)有腳步聲或拍手聲，則該聲音信號(hào)經(jīng)聲音接收器MIC轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再經(jīng)電容器C1加到VT的基極，使VT截止，CD4011的2腳由低電平變成高電平。CIM011的3腳就會(huì)輸出低電平，4腳和11腳變?yōu)楦唠娖剑筕T受觸發(fā)而導(dǎo)通，燈亮。同時(shí)，CD4011第4腳輸出的高電平經(jīng)VD5對(duì)延時(shí)電容器c3進(jìn)行充電。當(dāng)聲音信號(hào)消失后，VT又恢復(fù)為導(dǎo)通狀態(tài)，CD4011的2腳又變?yōu)榈碗娖剑?腳變?yōu)楦唠娖剑?腳變?yōu)榈碗娖?，VD5截止，C3開(kāi)始對(duì)CD4011的8、9腳進(jìn)行放電，使CD4011的11腳仍維持高電平，VT仍維持導(dǎo)通，燈泡持續(xù)點(diǎn)亮。當(dāng)c3放電結(jié)束后，CD4011的8腳、9腳和11腳均仍變?yōu)榈碗娖?，使VT截止，燈泡熄滅。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)光線強(qiáng)的情況下，即使有足夠的聲音信號(hào)，燈泡也不工作；而在光線弱的情況下，可以通過(guò)聲音信號(hào)來(lái)控制燈泡自動(dòng)工作，并適當(dāng)持續(xù)一段時(shí)間。燈亮的時(shí)間，由延時(shí)電路R8和C3值的大小決定。改變R8或C3的值，我們就可以改變燈亮延時(shí)時(shí)間。

（4）調(diào)試。首先，先將焊好的電路板對(duì)照電路圖認(rèn)真檢查一遍，看是否存在虛焊、漏焊、短路、碰線等焊接的錯(cuò)誤。若無(wú)，則接通電源。通電后，人體絕對(duì)不能接觸電路板，以防觸電，一定要注意安全。然后在強(qiáng)光下，給揚(yáng)聲器一個(gè)聲音信號(hào)（如拍手聲、跺腳聲），觀察燈泡的亮滅情況。若燈亮了，則檢查一下元器件是否有斷線、碰線、燒焦、脫焊、漏焊現(xiàn)象；看一下電路板上元器件有無(wú)發(fā)出焦味，是否有過(guò)熱的情況發(fā)生。再用萬(wàn)用表測(cè)量電路中各點(diǎn)對(duì)地的電阻以及元器件的阻值，據(jù)此電壓值判斷故障。若無(wú)問(wèn)題，再用手遮住光敏電阻，發(fā)出聲響，看燈是否亮。若亮了，觀察它到底能夠亮多長(zhǎng)時(shí)間。

二、元件清單

制作所需要的元件清單如下：

結(jié)語(yǔ)：學(xué)生利用所學(xué)的電子方面的知識(shí)，將電子元件的各種特性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)聲光控電路，具有安裝方便、工作穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，適合一些電子愛(ài)好者去嘗試。在實(shí)際制作過(guò)程中，既能讓學(xué)生深刻地領(lǐng)會(huì)課內(nèi)所學(xué)的知識(shí)，又能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，學(xué)以致用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。