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一拍即亮的小夜灯

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楼主
hujia 发表于 2014-11-8 14:04 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
     这里给大家介绍的“一拍亮”延时小夜灯,将是你卧室里的好伙伴。每当你拍一下巴掌,各盏延时小夜灯就会自动点亮1分钟,待你起床小便或看完钟表后,它又会自动熄灭,多么实用而有趣呀,赶快动手制作吧!

一:工作原理
    “一拍亮”延时小夜灯的电路如图一所示,它实际上是一个“声控延时小灯”电路。压电陶瓷片B与晶体三极管VT1,电阻R1,和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路,时基集成电路IC与电阻R3,电容器C等组成了典型单稳态延时电路,晶体三极管VT2,VT3和电阻R4,R5等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。整个电路的电源由干电池GB提供。
                                   
  平时,由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1取值较大,所以VT1趋于截止状态,其集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V(VDD等于电源电压,即4.5V),与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平,单稳态电路处于稳态。电容器C两端通过IC的7,1脚被IC内部导通的三极管短路,IC的3脚输出低电平,VT2,VT3均无偏流而截止,小电珠H不发光。
    当在有效距离范围内拍一下手掌时,突发的声波被压电陶瓷片B接收,并转换成微弱的电信号,该信号的正半周经VT1放大后,从其集电极输出负脉冲,时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/3VDD=1.5V 的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态(即延时状态),IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,小电珠通电发出亮光,随着IC的3脚变成高电平,IC内部导通的三极管截止,解除对电容器C的短路,电池GB通过电阻R3向电容器C开始充电,当C两端的充电电压(即IC的高电位触发端6脚电位)达到2/3VDD=3V时,单稳态电路翻转恢复稳态,IC内部三极管重新导通,C通过IC的7,1脚放电并被再次短路,IC的3脚重新输出低电平,导通到VT2,VT3失去偏流而截止,H断电自动熄灭。
    电路中,小电珠H每次延时点亮的时间长短,取决于单稳态电路中电阻器R3,电容器C的时间常数,具体可以通过公式:T=1.1R3C来估算。按图选择R3和C的值,H延时点亮的时间约为1min。在晶体三极管VT1电流放大系数β,R1电阻值确定的情况下,通过改变R2的电阻值,可调整静态时IC的2脚电位高低,也就是说,通过适当调整R2的电阻值,可以控制声控灵敏度。
(二)元器件选择:
IC选用静态功耗很小的CMOS时基集成电路(又称“555时基集成电路),如5G7555,CB7555,CH7555,SG7555型等,它是一种模拟,数字混合集成电路,其引脚排列和功能如图2所示。这种CMOS时基集成电路的静态电流很小,只有75uA左右(4.5V工作电压下测定),而且工作电压低(实测不低于2V就能工作)。常用的普通TTL工艺生产的“555”时基集成电路,因其功耗大,要求工作电压较高(≥4.5V),所以不适宜在本制作中使用。
    VT1,VT2均选用9014(集电极允许最大电流ICM=0.1A,集电极最大允许功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三极管,要求VT1的电流放大系数β>200,VT2的电流放大系数β>100,VT3选用9012(ICM=-0.5A,PCM=625mW)或3CG23型硅PNP中功率晶体三极管,要求电流放大系数β>50。
   R1-R5均选用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C用漏电很小的优质CD11-10V型电解电容器。B用φ27mm压电陶瓷片,如FT-27,HTD27A-1型等,要求配上简易塑料或金属共振腔盒。H用手电筒常用的3.8V,0.3A小电珠(三节干电池供电的手电筒专用)。GB用三节5号干电池串联(须配塑料电池架)而成,电压4.5V.
三:制作与使用
     使用时,可将延时小夜灯放置在床头桌上的钟表旁边,或者距离床头3-5米以内的其它地方。在床头处通过击掌来检验电路工作性能。如果嫌声控灵敏度不高,可通过适当增大电阻器R2的阻值加以调整;反之,如果嫌声控灵敏度太高,则适当减小R2阻值加以调整。R2阻值一般的选择的范围为10-150K。R2阻值太大,(IC的2脚在静态时就已处于低电平(< 1.5V),单稳态电路便不能正常工作。小电珠H就会常亮不灭。如果嫌1min的延时时间太短,可通过适当增大电阻器R3阻值来加以调整;反之,可通过适当减小R3的阻值来加以调整。例如,当R3阻值分别取560K,1.8M,2.4M,3M和3.6M时,所对应的延时时间依次为30S,1.5min,2min,2.5min和3.1分钟。
    该延时小夜灯由于采用了谐振频率较高(约4K左右)的压电陶瓷片B作为声波传感器,所以对猝发的击掌声,硬物相碰撞声反应灵敏,而对于人们的讲话声以及环境其他低频率的嘈杂声,却反应不灵敏。各就是说,电路具有比较好的防误触发性能。当然,将电路声控灵敏度调得比较高时,防误触发能力就会相应降低。这一点在调试声控灵敏度时,要掌握并统筹兼顾好。
     由于整个电路平时静态耗电很小,实测静态总电流小于130UA,故电路末设置电源开关。每换一次干电池,一般可使用数个月时间。但长时间不使用小夜灯时,应将干电池从电池架上取出,以免电能耗尽后,电池流液腐蚀损坏电路。

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沙发
blj178 发表于 2014-11-15 14:41 | 只看该作者
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板凳
小虎2014 发表于 2014-11-27 20:17 | 只看该作者
好东西,回去一定要试一下。
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地板
longlong899 发表于 2014-11-28 16:39 | 只看该作者
好厉害的样子
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5#
GUOXUAN 发表于 2017-11-26 15:50 | 只看该作者
老师写得很详细,老师辛苦了!
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6#
ganbc 发表于 2017-12-4 18:24 | 只看该作者
555芯片的又一应用。看上去不错啊。
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7#
老愚童63 发表于 2019-5-11 08:29 | 只看该作者
5G7555CMOS时基电路的输出电流在4ma左右,如果我们把R4改成1K,VT2改成8050或者9013,完全可以直接驱动灯泡H。因为现在的8050或者9013的电流放大能力都比较大,一般在100以上,完全不需要使用达林顿结构的9014+9012.
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8#
1927 发表于 2019-5-12 21:24 | 只看该作者
都是人才啊,忙完毕业的事就打算在社区里找感兴趣的项目一个个去实践
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