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一拍即亮的小夜燈

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樓主
ID:26188 發(fā)表于 2014-11-8 14:04 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
     這里給大家介紹的“一拍亮”延時(shí)小夜燈,將是你臥室里的好伙伴。每當(dāng)你拍一下巴掌,各盞延時(shí)小夜燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮1分鐘,待你起床小便或看完鐘表后,它又會(huì)自動(dòng)熄滅,多么實(shí)用而有趣呀,趕快動(dòng)手制作吧!

一:工作原理
    “一拍亮”延時(shí)小夜燈的電路如圖一所示,它實(shí)際上是一個(gè)“聲控延時(shí)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(fā)電路,時(shí)基集成電路IC與電阻R3,電容器C等組成了典型單穩(wěn)態(tài)延時(shí)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(qū)動(dòng)放大電路。整個(gè)電路的電源由干電池GB提供。
                                   
  平時(shí),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?fàn)顟B(tài),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(shí)基集成電路IC的低電位觸發(fā)端2腳處于高電平,單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電容器C兩端通過(guò)IC的7,1腳被IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管短路,IC的3腳輸出低電平,VT2,VT3均無(wú)偏流而截止,小電珠H不發(fā)光。
    當(dāng)在有效距離范圍內(nèi)拍一下手掌時(shí),突發(fā)的聲波被壓電陶瓷片B接收,并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào),該信號(hào)的正半周經(jīng)VT1放大后,從其集電極輸出負(fù)脈沖,時(shí)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(fā)信號(hào),使IC組成的單穩(wěn)態(tài)電路受觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(即延時(shí)狀態(tài)),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導(dǎo)通,VT3進(jìn)入完全飽和導(dǎo)通狀態(tài),小電珠通電發(fā)出亮光,隨著IC的3腳變成高電平,IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管截止,解除對(duì)電容器C的短路,電池GB通過(guò)電阻R3向電容器C開(kāi)始充電,當(dāng)C兩端的充電電壓(即IC的高電位觸發(fā)端6腳電位)達(dá)到2/3VDD=3V時(shí),單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài),IC內(nèi)部三極管重新導(dǎo)通,C通過(guò)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(dǎo)通到VT2,VT3失去偏流而截止,H斷電自動(dòng)熄滅。
    電路中,小電珠H每次延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短,取決于單穩(wěn)態(tài)電路中電阻器R3,電容器C的時(shí)間常數(shù),具體可以通過(guò)公式:T=1.1R3C來(lái)估算。按圖選擇R3和C的值,H延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間約為1min。在晶體三極管VT1電流放大系數(shù)β,R1電阻值確定的情況下,通過(guò)改變R2的電阻值,可調(diào)整靜態(tài)時(shí)IC的2腳電位高低,也就是說(shuō),通過(guò)適當(dāng)調(diào)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(tài)功耗很小的CMOS時(shí)基集成電路(又稱(chēng)“555時(shí)基集成電路),如5G7555,CB7555,CH7555,SG7555型等,它是一種模擬,數(shù)字混合集成電路,其引腳排列和功能如圖2所示。這種CMOS時(shí)基集成電路的靜態(tài)電流很小,只有75uA左右(4.5V工作電壓下測(cè)定),而且工作電壓低(實(shí)測(cè)不低于2V就能工作)。常用的普通TTL工藝生產(chǎn)的“555”時(shí)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(shù)β>200,VT2的電流放大系數(shù)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(shù)β>50。
   R1-R5均選用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C用漏電很小的優(yōu)質(zhì)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(jiǎn)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(jié)干電池供電的手電筒專(zhuān)用)。GB用三節(jié)5號(hào)干電池串聯(lián)(須配塑料電池架)而成,電壓4.5V.
三:制作與使用
     使用時(shí),可將延時(shí)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?xún)?nèi)的其它地方。在床頭處通過(guò)擊掌來(lái)檢驗(yàn)電路工作性能。如果嫌聲控靈敏度不高,可通過(guò)適當(dāng)增大電阻器R2的阻值加以調(diào)整;反之,如果嫌聲控靈敏度太高,則適當(dāng)減小R2阻值加以調(diào)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(tài)時(shí)就已處于低電平(< 1.5V),單穩(wěn)態(tài)電路便不能正常工作。小電珠H就會(huì)常亮不滅。如果嫌1min的延時(shí)時(shí)間太短,可通過(guò)適當(dāng)增大電阻器R3阻值來(lái)加以調(diào)整;反之,可通過(guò)適當(dāng)減小R3的阻值來(lái)加以調(diào)整。例如,當(dāng)R3阻值分別取560K,1.8M,2.4M,3M和3.6M時(shí),所對(duì)應(yīng)的延時(shí)時(shí)間依次為30S,1.5min,2min,2.5min和3.1分鐘。
    該延時(shí)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(duì)猝發(fā)的擊掌聲,硬物相碰撞聲反應(yīng)靈敏,而對(duì)于人們的講話聲以及環(huán)境其他低頻率的嘈雜聲,卻反應(yīng)不靈敏。各就是說(shuō),電路具有比較好的防誤觸發(fā)性能。當(dāng)然,將電路聲控靈敏度調(diào)得比較高時(shí),防誤觸發(fā)能力就會(huì)相應(yīng)降低。這一點(diǎn)在調(diào)試聲控靈敏度時(shí),要掌握并統(tǒng)籌兼顧好。
     由于整個(gè)電路平時(shí)靜態(tài)耗電很小,實(shí)測(cè)靜態(tài)總電流小于130UA,故電路末設(shè)置電源開(kāi)關(guān)。每換一次干電池,一般可使用數(shù)個(gè)月時(shí)間。但長(zhǎng)時(shí)間不使用小夜燈時(shí),應(yīng)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。

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沙發(fā)
ID:67573 發(fā)表于 2014-11-15 14:41 | 只看該作者
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板凳
ID:69556 發(fā)表于 2014-11-27 20:17 | 只看該作者
好東西,回去一定要試一下。
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地板
ID:43781 發(fā)表于 2014-11-28 16:39 | 只看該作者
好厲害的樣子
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5#
ID:249545 發(fā)表于 2017-11-26 15:50 | 只看該作者
老師寫(xiě)得很詳細(xì),老師辛苦了!
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6#
ID:257024 發(fā)表于 2017-12-4 18:24 | 只看該作者
555芯片的又一應(yīng)用?瓷先ゲ诲e(cuò)啊。
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7#
ID:491875 發(fā)表于 2019-5-11 08:29 | 只看該作者
5G7555CMOS時(shí)基電路的輸出電流在4ma左右,如果我們把R4改成1K,VT2改成8050或者9013,完全可以直接驅(qū)動(dòng)燈泡H。因?yàn)楝F(xiàn)在的8050或者9013的電流放大能力都比較大,一般在100以上,完全不需要使用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的9014+9012.
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8#
ID:508017 發(fā)表于 2019-5-12 21:24 | 只看該作者
都是人才啊,忙完畢業(yè)的事就打算在社區(qū)里找感興趣的項(xiàng)目一個(gè)個(gè)去實(shí)踐
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9#
ID:809311 發(fā)表于 2020-8-4 15:56 | 只看該作者
那個(gè)蜂鳴器是用來(lái)壓電觸發(fā)的嗎?
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10#
ID:691907 發(fā)表于 2020-8-5 13:58 | 只看該作者
聲控觸發(fā)點(diǎn)亮夜燈實(shí)用性不高,小心吵醒其他人被罵
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