陳利萍

摘要：每當(dāng)夜晚來臨，同學(xué)們會發(fā)現(xiàn)，周圍的樓道燈、走廊燈就亮了起來，一直到天亮。這樣做，難免會浪費電力資源。因此，讓學(xué)生嘗試設(shè)計一種實用又節(jié)能的電子控制電路來克服這一現(xiàn)象，顯得尤其重要。這樣，既能讓學(xué)生領(lǐng)會課內(nèi)所學(xué)知識，又能提高學(xué)生的動手操作能力，理論和實踐相結(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；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，國家發(fā)改委等多部門聯(lián)合召開新聞發(fā)布會，正式公布從2012年10月1日起中國將禁止進口和銷售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。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。因為樓道照明是非持續(xù)性的，有人經(jīng)過才需要光亮，而不斷的開關(guān)通斷會影響熒光燈的使用壽命，且公共場所和居民住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關(guān)，還由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮?xí)r間長的現(xiàn)象。所以，燈的使用壽命短，浪費電量，給國家、單位、個人造成經(jīng)濟上的損失。加之頻繁開關(guān)，機械開關(guān)的損失率很高，事故隱患增多。而聲光控開關(guān)，既改變了以往的頻繁手動，又減少了許多安全隱患，安全節(jié)電，使開關(guān)與燈泡的壽命變長，因此得到了廣泛使用。

本次設(shè)計主要通過聲光控延時電路，實現(xiàn)白天光照好時斷電，而夜晚的時候，通過人走動時發(fā)出的聲音震動來實現(xiàn)燈亮，延時一段時間后燈自動熄滅的目的。這樣，既可以方便人們的需求，也實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，同時，還可以延長燈的壽命。

一、電路設(shè)計制作與調(diào)試

（1）設(shè)計分析。聲光控節(jié)能開關(guān)在白天或光線較亮?xí)r，開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時，開關(guān)處于預(yù)備工作狀態(tài)，當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，腳步聲、說話聲、拍手聲等都能開啟節(jié)電開關(guān)。燈亮后經(jīng)過一段時間的延時，開關(guān)自動關(guān)閉，燈滅。這種聲光控節(jié)能開關(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)樓等公共場所，能節(jié)電、延長燈泡使用壽命，能給人們的生活帶來很多的方便，受到廣泛的應(yīng)用。

（2）原理分析。聲光控延時開關(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→延時電路與電子開關(guān)。聲音信號（如腳步聲、說話聲等）由駐極話筒接收并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號經(jīng)過三極管進行放大，放大的信號再經(jīng)倍頻整流和光控電路處理，再經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)直接控制負(fù)載，實現(xiàn)控制燈亮的目的。同時，還能通過調(diào)節(jié)電阻和電容的大小來改變燈亮的時間長短。

白天當(dāng)光線照射到光敏電阻上時，其通過感應(yīng)使電路封鎖聲音通道，使聲音信號不能通過，則燈泡不受聲音控制，即聲控傳感器暫時失去作用，燈泡不亮。夜間或光線較暗時，光敏電阻因無光照呈低阻，經(jīng)感應(yīng)使聲音通道開通，當(dāng)有人走動或有人談話時，通過聲控傳感器的感應(yīng)，使得燈泡自動點亮。達到內(nèi)部設(shè)定的時間后，燈泡自動熄滅。

（3）設(shè)計方案。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個獨立的與非門，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。220v的市電經(jīng)過橋式整流后經(jīng)R1降壓和c2濾波后給IC（CD4011）和揚聲器供電。白天有光照時，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)夜晚到來時，光敏電阻因無光照而呈高阻狀態(tài)，CD4011的1腳是高電平，若此時有腳步聲或拍手聲，則該聲音信號經(jīng)聲音接收器MIC轉(zhuǎn)換成電信號后，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腳就會輸出低電平，4腳和11腳變?yōu)楦唠娖?，使VT受觸發(fā)而導(dǎo)通，燈亮。同時，CD4011第4腳輸出的高電平經(jīng)VD5對延時電容器c3進行充電。當(dāng)聲音信號消失后，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開始對CD4011的8、9腳進行放電，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，就可以實現(xiàn)光線強的情況下，即使有足夠的聲音信號，燈泡也不工作；而在光線弱的情況下，可以通過聲音信號來控制燈泡自動工作，并適當(dāng)持續(xù)一段時間。燈亮的時間，由延時電路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時間。

（4）調(diào)試。首先，先將焊好的電路板對照電路圖認(rèn)真檢查一遍，看是否存在虛焊、漏焊、短路、碰線等焊接的錯誤。若無，則接通電源。通電后，人體絕對不能接觸電路板，以防觸電，一定要注意安全。然后在強光下，給揚聲器一個聲音信號（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發(fā)出焦味，是否有過熱的情況發(fā)生。再用萬用表測量電路中各點對地的電阻以及元器件的阻值，據(jù)此電壓值判斷故障。若無問題，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時間。

二、元件清單

制作所需要的元件清單如下：

結(jié)語：學(xué)生利用所學(xué)的電子方面的知識，將電子元件的各種特性有機結(jié)合起來，組成一個聲光控電路，具有安裝方便、工作穩(wěn)定、實用性強的特點，適合一些電子愛好者去嘗試。在實際制作過程中，既能讓學(xué)生深刻地領(lǐng)會課內(nèi)所學(xué)的知識，又能提高學(xué)生的動手操作能力，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。