08.22 教你做震動式房門延遲照明燈

該裝置在夜晚有客人來訪敲門或主人回家用鑰匙開門時,均會自動控制門外照明燈延遲點亮40s以上,既方便了家庭生活,又可杜絕因忘關燈而造成的電能浪費。

讀者通過製作這種新穎獨特、具有創意的延遲照明燈,不僅可有效解決門庭照明燈的節電管理問題,而且可以體驗到模塊化設計與製作給我們帶來的便利和好處。

弄懂工作原理

震動式房門延遲照明燈的電路如圖23-1所示,它由模塊化的房門震動傳感器A、延遲與光敏雙重控制交流開關電路、電源變換電路等部分構成。

教你做震動式房門延遲照明燈

圖23-1 震動式房門延遲照明燈電路圖

接通電源,220V交流電經晶體二極管VD3半波整流、電阻器R3限流、穩壓二極管VD2穩壓和電容器C2濾波後,輸出約12V直流電壓,供控制電路用電。平時,震動傳感器A檢拾不到門板震動波,故其輸出端OUT輸出低電平,單向晶閘管VS因控制極無合適偏流而處於截止狀態,電燈H無電不發光。當有人敲門或開門鎖時,門板產生的震動波被震動傳感器A拾取,經其內部電路一系列放大與比較等處理後,從輸出端OUT輸出相應的高電平脈衝。此高電平脈衝通過隔離二極管VD1後,給電容器C1快速充上≥10.3V(實測)的直流電壓,並通過電阻器R1向單向晶閘管VS控制極提供一定的觸發電流,使單向晶閘管VS導通,電燈H得電發光。門板震動波消失後,雖然震動傳感器A的輸出端OUT不再輸出高電平脈衝,但由於電容器C1儲存的電荷通過電阻器R1繼續向單向晶閘管VS提供合適的觸發電流,所以電燈H不會馬上熄滅。經過一段時間(延遲時間),電容器C1兩端放電電壓下降到2.8V(實測)以下,單向晶閘管VS因得不到足夠的觸發電流而在交流電過零時關斷,電燈H自動熄滅。

光敏電阻器RL和微調電位器RP、晶體三極管VT等構成了光控電路。白天,光敏電阻器RL受自然光線照射呈低阻值,晶體三極管VT獲得合適偏壓而飽和導通,這會使門板產生震動後震動傳感器A輸出的高電平無法加到單向晶閘管VS的控制極,故單向晶閘管VS始終處於截止狀態,從而實現了白天門板震動後電燈H不跟隨發光之目的;晚上,光敏電阻器RL接受不到自然光線呈高阻值,晶體三極管VT失去合適偏壓而退出飽和區,解除了對單向晶閘管VS控制極的強制“短路”,這時門板一有震動,震動傳感器A即輸出高電平脈衝,從而觸發單向晶閘管VS導通,使電燈H得以發光。電路的光控靈敏度可通過改變微調電位器RP的阻值,實現連續調節。

電路中,單向晶閘管VS導通時,電燈H兩端獲得的是約99V直流脈動電壓,雖然電燈H發出的是比較柔弱的照明光,但其亮度完全能滿足房門口照明的需求。電燈H工作在欠壓狀態下,不僅節電,而且能夠有效地減小每次開燈瞬間強電流對燈絲的衝擊,使燈泡使用壽命大大延長。電燈每次延遲熄滅的時間長短,主要由電容器C1和電阻器R1的參數大小確定,此外還與單向晶閘管VS最低觸發電流大小有關。按照圖23-1所示選用元器件,實測延遲時間≥40s。

準備好元器件

本製作共用了15個元器件(R3用兩個電阻器並聯構成),備料清單見表23。

A採用國產T968A型“一體化”微震動傳感器,它採用塑料殼封裝,外形似半橢圓球,見圖23-2(a)所示。在外殼正面右上角有一發光二極管,用作通電指示;左上角有一靈敏度調節孔,裡面實際上是一個微調電位器,調節它的阻值可改變探測震動的靈敏度,以滿足不同場合需求。引出線為一根長約1.2m的雙芯屏蔽線,紅色線接電源“+”極,白色線為輸出端OUT,屏蔽皮網線(套有一小段黑色塑管)接電源“——”極。T968A的內部電路功能框圖如圖23-2(b)所示,其特點是:靈敏度高,並可隨時調節;能全方位探測,無死角;輸出正極性高電平脈衝,能直接與晶體三極管、晶閘管以及數字邏輯電路接口;外殼小巧堅固,能在各種惡劣環境下使用。

表23 元器件清單

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續表

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圖23-2 T968A型“一體化”微震動傳感器

T968A的主要參數為:工作電壓5~12V,靜態工作電流≤2.5mA;傳輸方式為正極性振動脈衝,輸出電平≥VCC(工作電壓)-1V;可探測振動的頻率範圍100~3000Hz。

VS採用MCR100-8(額定正向平均電流1A、額定工作電壓600V)小型塑封單向晶閘管,其實物外形和引腳排列見圖4-4,要求觸發電流≤10μA。VT用9014(集電極最大允許電流ICM=0.1A,集電極最大允許功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三極管,要求電流放大係數β>150。VD1用1N4148型硅開關二極管;VD2用穩定電壓是12V、最大耗散功率是0.25W的普通硅穩壓二極管,如2CW60、1N4106型等;VD3用1N4007型硅整流二極管。

RL宜選用MG44-05型非密封光敏電阻器,其他亮阻≤20kΩ、暗阻≥5MΩ的普通光敏電阻器也可代用。RP用WH7-A型立式微調電位器,標稱阻值為10kΩ。R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜電阻器,標稱阻值分別為240kΩ和30kΩ;R3用兩隻RJ-1/2W、36kΩ型金屬膜電阻器並聯而成,以獲得理想的小體積及合適的額定電功率。C1、C2均用CD11-16V型電解電容器,標稱容量分別為100μF和220μF。

H用220V、40~100W普通白熾燈泡,要求配套合適的燈頭;可根據需要並聯數只使用,但各燈泡瓦數之和不應超過200W。

製作與使用

圖23-3所示為該震動式房門延遲照明燈的印製電路板接線圖。印製電路板最好採用環氧基質銅箔板製作,實際尺寸約為50mm×35mm。印製電路板也可直接採用相同大小的單孔環氧基質“洞洞板”,並充分利用元器件引腳飛線連接,以省去加工專用印製電路板的麻煩。

除震動傳感器A和電燈H外,焊接好的電路板裝入尺寸約53mm×38mm×20mm的絕緣小盒內。盒面板為光敏電阻器RL開出感光窗口,為微調電位器RP開出調節小孔;盒側面開出小孔,通過震動傳感器A帶的1.2m長度的雙芯屏蔽線引出震動傳感器,通過普通雙股電線分別引出電燈H接線和交流220V電源接線。

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圖23-3 震動式房門延遲照明燈印製電路板圖

實際安裝時,將電路盒固定在房門裡側合適的牆壁上,要求光敏電阻器RL既能夠良好地感受到周圍自然光線,又能夠良好地避開室內其他燈光的干擾。震動傳感器A則通過自帶引線引至門鎖附近固定,要求能良好地檢拾到主人開門鎖或客人敲門板時所產生的震動波。電路盒引出的電燈接線直接與門外原有照明電燈(應拆掉原線路)相接,電源線則直接就近接220V交流市電即可。

調試很簡單:在白天光敏電阻器RL感受自然光良好的條件下,先敲擊一下門板,然後用小起子由小往大緩慢調節微調電位器RP的阻值,使電燈H剛好由亮變暗,即獲最佳光控靈敏度。調節時注意:微調電位器RP直接與220V交流電相通,一定要用具有良好絕緣手柄的小起子,謹防觸電!另外,通過調整震動傳感器A上面的靈敏度調節旋鈕,使震動開燈靈敏度合乎要求。

如果對電燈H每次延遲熄滅的時間不滿意,可通過增減電容器C1的容量來加以調整(切記:一定要先斷開220V交流電)。筆者實測:C1=47μF時,電燈H延遲熄滅時間≥20s;C1=220μF時,電燈H延遲熄滅時間≥80s;C1=330μF時,電燈H延遲熄滅時間≥120s。

使用時注意:電燈H一定要用普通白熾燈泡,切不可接入日光燈或其他感性負載,否則會損壞電感器件與單向晶閘管VS。


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