简单实用三控延时自熄开关电路

  作者：林明勇 刘华姿 　一、功能
　　
　　声、光、触摸三控延时自熄电子开关在白天可控制灯不亮，晚上有声音或触摸时自动点亮，延时一段时间自动关断。将它安装在过道、走廊等需要自动短时照明的地方，不仅方便实用，又有显着的节能效果。
　　
　　二、电路组成
　　
　　下图是声、光、触摸三控延时自熄开关的电气原理图，该电路由电源电路、信号检测转换电路、延时电路和控制电路组成。
　　  
　　1．电路组成
　　
　　(1)电源电路。该电路由二极管Dl、D2、D3、D4，电阻Rl，R2和电容Cl组成。其中D1~D4组成桥式整流电路，其功能是将经过负载（灯泡）的220V交流电转换为直流，该直流电压较高，Rl、R2和Cl完成对整流后的脉动直流电压的降压和滤波。Cl两端的电压即为后续单元电路的电源电压，约为9.5V。
　　
　　(2)信号检测转换电路。该电路包含光线、声音和人体触摸信号检测转换。其中光线检测由R5和光敏电阻RC组成，光敏电阻两端的电压随着光线的强弱变化而变化，并送入集成电路CD4071的第1、2脚进行处理；声音检测由驻极体话筒MIC、C3、R4、R5、R6和Ql组成，声音信号经MIC转换为电信号后通过电容C3耦合至三极管Ql进行放大，电阻R4、R5构成Ql的直流偏置电阻，声音的有无通过Ql集电极的电压变化送到集成电路CD4071的第1、2脚进行处理，电阻R6为MIC内部的放大元件提供偏置；人体触摸感应信号则通过触摸片、R3、C3进入Ql放大，并从Ql的C极输入到CD4071的1、2脚，当有无触摸信号时也将引起CD4071的1、2脚电压变化，因此CD4071的1、2脚的电压是由声音和触摸信号共同作用的结果。
　　
　　(3)延时电路。该电路由D5、R7和C2组成。其中R7和C2为延时时间控制元件，图中所示参数的延时时间大约为150s。二极管D5的功能是防止C2向CD4071的4脚放电影响延时时间。
　　
　　(4)控制电路。该电路由集成电路CD4071、单向可控硅SCR1和R8组成。其中CD4071是四一二输入或门。    
　　
　　三、元器件选择
　　
　　(1)本电子开关电路中Rl选用1W的功率电阻，其余电阻功率均为1/4W，其中电阻R3、R5、R6、R7的阻值可根据实际使用要求进行参数调整。
　　
　　(2)考虑到电网的上限波动因素将引起整机工作电压VCC升高，从而导致电容Cl两端的电压超过其耐压而击穿短路，因此电容Cl的耐压不得低于16V。
　　
　　(3)电容C2与电阻R7作为延时时间控制元件，其参数主要决定开关导通时间的长短，因此也可根据实际使用要求进行参数调整，C2容量和R7阻值的变大将使延时时间加长，反之则缩短延时时间；
　　
　　(4)单向可控硅选用MCR100-6，其正向额定电流为1A，因此白炽灯的功率不能超过150W。
　　
　　(5)集成电路IC1选用CD4071，在本电路中IC1实际上只起阀值电平转换的作用，所以在没有CD4071的情况下，也选用其他的基本门电路如CD4011、CD4081等，前提是确保所选基本门电路集成电路的输入与输出端引脚排列相同，且1、2脚输入为低电平时，11脚也输出低电平。 四、电路装配与调试
　　
　　1．电路装配
　　
　　下图是声、光、触摸三控延时自熄开关的印制电路板图，该板的实际尺寸为40mm×40mm。按图中的元件位置安装、焊接元件，即可完成电路制作，安装前应核对器件的参数，检测器件好坏。在装配过程中还应注意有极性的元器件的安装方向，如电解电容、单向可控硅、二极管、三极管、驻极体话筒和集成电路。Rl为功率电阻，安装时与电路板之间应留有散热空间。R3仅一端与电路板相连，另一端通过导线连接到开关面板的触摸片上。电子开关的交流电源输入端是通过两个铜柱连接，该铜柱与电路板连接端需扩孔、焊接以保证接触良好。装配焊接完毕，还应检查电路是否有虚焊、短路和漏焊。题图是声、光、触摸三控延时自熄开关的实物照片。
　　
　　2．电路调试
　　
　　电路板装配无误后，方可进行电路调试。应该注意的是该电路板部分只相当于一个开关，因此在连接电源进行调试时切忌将零线和火线直接接入电路板的交流电源输入端（两个铜柱），此时若开关导通，将引起交流电源短路，产生很大的电流烧毁元件，发生危险。正确的连接应该是市电的零线(N)通过负载（灯泡）连接到一个铜柱，火线(L)直接连接到另一个铜柱。
　　
　　若在白天调试该电路，应该将光敏电阻RG的感光部分贴上黑胶布或先不安装光敏电阻，让电路认为此时是晚上，否则根据电路原理白天开关不导通，无法判断电路好坏。由于声控和触摸信号的后续处理电路是相同的，且触摸信号不容易受干扰，所以在调试时可先调试通过人体触摸信号使开关导通，若这一步调试成功，说明电路安装基本正确，而后将光敏电阻RG和驻极体话筒MIC装上电路板再调试即可。
　　
　　调试时应首先确定工作电源VCC是否为9.5V，在Vcc正常的情况下CD4071的1、2脚为低电平，轻触触摸片则1、2脚电压瞬间升高，4脚输出高电平对C2充电，C2两端电压升高，11脚输出高电平触发SCR1导通灯泡点亮，延时约150s后灯泡熄灭。在调试过程中若要使延时时间缩短，可将万用表选择直流10V档，红黑表笔并入C2的正负极，一则观察电容的放电情况，二则增加C2的放电回路使延时时间缩短。