一拍即亮的小夜燈

ID:26188 · 發表于 2014-11-8 14:04

這里給大家介紹的“一拍亮”延時小夜燈，將是你臥室里的好伙伴。每當你拍一下巴掌，各盞延時小夜燈就會自動點亮1分鐘，待你起床小便或看完鐘表后，它又會自動熄滅，多么實用而有趣呀，趕快動手制作吧！

一：工作原理
“一拍亮”延時小夜燈的電路如圖一所示，它實際上是一個“聲控延時小燈”電路。壓電陶瓷片B與晶體三極管VT1，電阻R1，和電阻R2等組成了聲控脈沖觸發電路，時基集成電路IC與電阻R3，電容器C等組成了典型單穩態延時電路，晶體三極管VT2，VT3和電阻R4，R5等組成了小電珠H的功率驅動放大電路。整個電路的電源由干電池GB提供。

平時，由于晶體三極管VT1的偏流電阻R1取值較大，所以VT1趨于截止狀態，其集電極輸出電壓高于1/3VDD=1.5V（VDD等于電源電壓，即4.5V），與之相連的時基集成電路IC的低電位觸發端2腳處于高電平，單穩態電路處于穩態。電容器Ｃ兩端通過IC的7，1腳被IC內部導通的三極管短路，IC的3腳輸出低電平，VT2，VT3均無偏流而截止，小電珠H不發光。
當在有效距離范圍內拍一下手掌時，突發的聲波被壓電陶瓷片B接收，并轉換成微弱的電信號，該信號的正半周經VT1放大后，從其集電極輸出負脈沖，時基集成電路IC的2腳獲得瞬間低于1/3VDD=1.5V 的低電平觸發信號,使IC組成的單穩態電路受觸發進入暫穩態(即延時狀態),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導通,VT3進入完全飽和導通狀態,小電珠通電發出亮光，隨著IC的3腳變成高電平，IC內部導通的三極管截止，解除對電容器C的短路，電池GB通過電阻R3向電容器C開始充電，當C兩端的充電電壓（即IC的高電位觸發端6腳電位）達到2/3VDD=3V時，單穩態電路翻轉恢復穩態，IC內部三極管重新導通，C通過IC的7，1腳放電并被再次短路，IC的3腳重新輸出低電平，導通到VT2，VT3失去偏流而截止，H斷電自動熄滅。
電路中，小電珠H每次延時點亮的時間長短，取決于單穩態電路中電阻器R3，電容器C的時間常數，具體可以通過公式：T=1.1R3C來估算。按圖選擇R3和C的值，H延時點亮的時間約為1min。在晶體三極管VT1電流放大系數β，R1電阻值確定的情況下，通過改變R2的電阻值，可調整靜態時IC的2腳電位高低，也就是說，通過適當調整R2的電阻值，可以控制聲控靈敏度。

（二）元器件選擇：
IC選用靜態功耗很小的CMOS時基集成電路（又稱“555時基集成電路），如5G7555，CB7555，CH7555，SG7555型等，它是一種模擬，數字混合集成電路，其引腳排列和功能如圖2所示。這種CMOS時基集成電路的靜態電流很小，只有75uA左右（4.5V工作電壓下測定），而且工作電壓低（實測不低于2V就能工作）。常用的普通TTL工藝生產的“555”時基集成電路，因其功耗大，要求工作電壓較高（≥4.5V），所以不適宜在本制作中使用。
VT1，VT2均選用9014（集電極允許最大電流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VT1的電流放大系數β>200，VT2的電流放大系數β>100，VT3選用9012（ICM=-0.5A,PCM=625mW)或3CG23型硅PNP中功率晶體三極管,要求電流放大系數β>50。
R1-R5均選用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C用漏電很小的優質CD11-10V型電解電容器。B用φ27mm壓電陶瓷片，如FT-27，HTD27A-1型等，要求配上簡易塑料或金屬共振腔盒。H用手電筒常用的3.8V,0.3A小電珠(三節干電池供電的手電筒專用)。GB用三節5號干電池串聯（須配塑料電池架）而成，電壓4.5V.

三:制作與使用
使用時,可將延時小夜燈放置在床頭桌上的鐘表旁邊,或者距離床頭3-5米以內的其它地方。在床頭處通過擊掌來檢驗電路工作性能。如果嫌聲控靈敏度不高，可通過適當增大電阻器R2的阻值加以調整；反之，如果嫌聲控靈敏度太高，則適當減小R2阻值加以調整。R2阻值一般的選擇的范圍為10-150K。R2阻值太大，（IC的2腳在靜態時就已處于低電平（< 1.5V），單穩態電路便不能正常工作。小電珠H就會常亮不滅。如果嫌1min的延時時間太短，可通過適當增大電阻器R3阻值來加以調整；反之，可通過適當減小R3的阻值來加以調整。例如，當R3阻值分別取560K，1.8M，2.4M，3M和3.6M時,所對應的延時時間依次為30S，1.5min，2min，2.5min和3.1分鐘。
該延時小夜燈由于采用了諧振頻率較高（約4K左右）的壓電陶瓷片B作為聲波傳感器，所以對猝發的擊掌聲，硬物相碰撞聲反應靈敏，而對于人們的講話聲以及環境其他低頻率的嘈雜聲，卻反應不靈敏。各就是說，電路具有比較好的防誤觸發性能。當然，將電路聲控靈敏度調得比較高時，防誤觸發能力就會相應降低。這一點在調試聲控靈敏度時，要掌握并統籌兼顧好。
由于整個電路平時靜態耗電很小，實測靜態總電流小于130UA，故電路末設置電源開關。每換一次干電池，一般可使用數個月時間。但長時間不使用小夜燈時，應將干電池從電池架上取出，以免電能耗盡后，電池流液腐蝕損壞電路。