簡(jiǎn)單實(shí)用三控延時(shí)自熄開(kāi)關(guān)電路

聲、光、觸摸三控延時(shí)自熄電子開(kāi)關(guān)在白天可控制燈不亮，晚上有聲音或觸摸時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)斷。將它安裝在過(guò)道、走廊等需要自動(dòng)短時(shí)照明的地方，不僅方便實(shí)用，又有顯著的節(jié)能效果。

一、電路組成與原理分析

下圖是聲、光、觸摸三控延時(shí)自熄開(kāi)關(guān)的電氣原理圖，該電路由電源電路、信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)換電路、延時(shí)電路和控制電路組成。

1．電路組成
(1)電源電路：該電路由二極管D1、D2、D3、D4，電阻R1，R2和電容C1組成。其中D1~D4組成橋式整流電路，其功能是將經(jīng)過(guò)負(fù)載（燈泡）的220V交流電轉(zhuǎn)換為直流，該直流電壓較高，R1、R2和C1完成對(duì)整流后的脈動(dòng)直流電壓的降壓和濾波。C1兩端的電壓即為后續(xù)單元電路的電源電壓，約為9.5V。
(2)信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)換電路：該電路包含光線、聲音和人體觸摸信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)換。其中光線檢測(cè)由R5和光敏電阻RC組成，光敏電阻兩端的電壓隨著光線的強(qiáng)弱變化而變化，并送入集成電路CD4071的第1、2腳進(jìn)行處理；聲音檢測(cè)由駐極體話筒MIC、C3、R4、R5、R6和Q1組成，聲音信號(hào)經(jīng)MIC轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后通過(guò)電容C3耦合至三極管Ql進(jìn)行放大，電阻R4、R5構(gòu)成Q1的直流偏置電阻，聲音的有無(wú)通過(guò)Q1集電極的電壓變化送到集成電路CD4071的第1、2腳進(jìn)行處理，電阻R6為MIC內(nèi)部的放大元件提供偏置；人體觸摸感應(yīng)信號(hào)則通過(guò)觸摸片、R3、C3進(jìn)入Q1放大，并從Q1的C極輸入到CD4071的1、2腳，當(dāng)有無(wú)觸摸信號(hào)時(shí)也將引起CD4071的1、2腳電壓變化，因此CD4071的1、2腳的電壓是由聲音和觸摸信號(hào)共同作用的結(jié)果。
(3)延時(shí)電路：該電路由D5、R7和C2組成。其中R7和C2為延時(shí)時(shí)間控制元件，圖中所示參數(shù)的延時(shí)時(shí)間大約為150s。二極管D5的功能是防止C2向CD4071的4腳放電影響延時(shí)時(shí)間。
(4)控制電路：該電路由集成電路CD4071、單向可控硅SCR1和R8組成。其中CD4071是四一二輸入或門(mén)。

二、元器件選擇
(1)本電子開(kāi)關(guān)電路中Rl選用1W的功率電阻，其余電阻功率均為1/4W，其中電阻R3、R5、R6、R7的阻值可根據(jù)實(shí)際使用要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。
(2)考慮到電網(wǎng)的上限波動(dòng)因素將引起整機(jī)工作電壓VCC升高，從而導(dǎo)致電容Cl兩端的電壓超過(guò)其耐壓而擊穿短路，因此電容Cl的耐壓不得低于16V。
(3)電容C2與電阻R7作為延時(shí)時(shí)間控制元件，其參數(shù)主要決定開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，因此也可根據(jù)實(shí)際使用要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，C2容量和R7阻值的變大將使延時(shí)時(shí)間加長(zhǎng)，反之則縮短延時(shí)時(shí)間；
(4)單向可控硅選用MCR100-6，其正向額定電流為1A，因此白熾燈的功率不能超過(guò)150W。
(5)集成電路IC1選用CD4071，在本電路中IC1實(shí)際上只起閥值電平轉(zhuǎn)換的作用，所以在沒(méi)有CD4071的情況下，也選用其他的基本門(mén)電路如CD4011、CD4081等，前提是確保所選基本門(mén)電路集成電路的輸入與輸出端引腳排列相同，且1、2腳輸入為低電平時(shí)，11腳也輸出低電平。

三、電路裝配與調(diào)試
1．電路裝配
下圖是聲、光、觸摸三控延時(shí)自熄開(kāi)關(guān)的印制電路板圖，該板的實(shí)際尺寸為40mm×40mm。按圖中的元件位置安裝、焊接元件，即可完成電路制作，安裝前應(yīng)核對(duì)器件的參數(shù)，檢測(cè)器件好壞。

在裝配過(guò)程中還應(yīng)注意有極性的元器件的安裝方向，如電解電容、單向可控硅、二極管、三極管、駐極體話筒和集成電路。Rl為功率電阻，安裝時(shí)與電路板之間應(yīng)留有散熱空間。R3僅一端與電路板相連，另一端通過(guò)導(dǎo)線連接到開(kāi)關(guān)面板的觸摸片上。電子開(kāi)關(guān)的交流電源輸入端是通過(guò)兩個(gè)銅柱連接，該銅柱與電路板連接端需擴(kuò)孔、焊接以保證接觸良好。裝配焊接完畢，還應(yīng)檢查電路是否有虛焊、短路和漏焊。題圖是聲、光、觸摸三控延時(shí)自熄開(kāi)關(guān)的實(shí)物照片。
2．電路調(diào)試
電路板裝配無(wú)誤后，方可進(jìn)行電路調(diào)試。應(yīng)該注意的是該電路板部分只相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，因此在連接電源進(jìn)行調(diào)試時(shí)切忌將零線和火線直接接入電路板的交流電源輸入端（兩個(gè)銅柱），此時(shí)若開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，將引起交流電源短路，產(chǎn)生很大的電流燒毀元件，發(fā)生危險(xiǎn)。正確的連接應(yīng)該是市電的零線(N)通過(guò)負(fù)載（燈泡）連接到一個(gè)銅柱，火線(L)直接連接到另一個(gè)銅柱。
若在白天調(diào)試該電路，應(yīng)該將光敏電阻RG的感光部分貼上黑膠布或先不安裝光敏電阻，讓電路認(rèn)為此時(shí)是晚上，否則根據(jù)電路原理白天開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通，無(wú)法判斷電路好壞。由于聲控和觸摸信號(hào)的后續(xù)處理電路是相同的，且觸摸信號(hào)不容易受干擾，所以在調(diào)試時(shí)可先調(diào)試通過(guò)人體觸摸信號(hào)使開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，若這一步調(diào)試成功，說(shuō)明電路安裝基本正確，而后將光敏電阻RG和駐極體話筒MIC裝上電路板再調(diào)試即可。
調(diào)試時(shí)應(yīng)首先確定工作電源VCC是否為9.5V，在Vcc正常的情況下CD4071的1、2腳為低電平，輕觸觸摸片則1、2腳電壓瞬間升高，4腳輸出高電平對(duì)C2充電，C2兩端電壓升高，11腳輸出高電平觸發(fā)SCR1導(dǎo)通燈泡點(diǎn)亮，延時(shí)約150s后燈泡熄滅。在調(diào)試過(guò)程中若要使延時(shí)時(shí)間縮短，可將萬(wàn)用表選擇直流10V檔，紅黑表筆并入C2的正負(fù)極，一則觀察電容的放電情況，二則增加C2的放電回路使延時(shí)時(shí)間縮短。