電子小製作一拍即亮的小夜燈

2021-07-14 09:20:34 字數 2344 閱讀 2510

本站這裡給大家介紹的「一拍亮」延時小夜燈,將是你臥室裡的好夥伴。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錶後,它又會自動熄滅,多麼實用而有趣呀,趕快動手製作吧!

一:工作原理

「一拍亮」延時小夜燈的電路如圖一所示,它實際上是乙個「聲控延時小燈」電路。壓電陶瓷片b與晶體三極體vt1,電阻r1,和電阻r2等組成了聲控脈衝觸發電路,時基積體電路ic與電阻r3,電容器c等組成了典型單穩態延時電路,晶體三極體vt2,vt3和電阻r4,r5等組成了小電珠h的功率驅動放大電路。整個電路的電源由乾電池gb提供。

平時,由於晶體三極體vt1的偏流電阻r1取值較大,所以vt1趨於截止狀態,其集電極輸出電壓高於1/3vdd=1.5v(vdd等於電源電壓,即4.5v),與之相連的時基積體電路ic的低電位觸發端2腳處於高電平,單穩態電路處於穩態。

電容器c兩端通過ic的7,1腳被ic內部導通的三極體短路,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。

當在有效距離範圍內拍一下手掌時,突發的聲波被壓電陶瓷片b接收,並轉換成微弱的電訊號,該訊號的正半周經vt1放大後,從其集電極輸出負脈衝,時基積體電路ic的2腳獲得瞬間低於1/3vdd=1.5v的低電平觸發訊號,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內部導通的三極體截止,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內部三極體重新導通,c通過ic的7,1腳放電並被再次短路,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,取決於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。在晶體三極體vt1電流放大係數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時基積體電路(又稱「555時基積體電路),如5g7555,cb7555,ch7555,sg7555型等,它是一種模擬,數字混合積體電路,其引腳排列和功能如圖2所示。這種cmos時基積體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(實測不低於2v就能工作)。

常用的普通ttl工藝生產的「555」時基積體電路,因其功耗大,要求工作電壓較高(≥4.5v),所以不適宜在本製作中使用。

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型矽npn小功率三極體,要求vt1的電流放大係數β>200,vt2的電流放大係數β>100,vt3選用9012(icm=-0.5a,pcm=625mw)或3cg23型矽pnp中功率晶體三極體,要求電流放大係數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(三節乾電池供電的手電筒專用)。

gb用三節5號乾電池串聯(須配塑料電池架)而成,電壓4.5v.

三:製作與使用

使用時,可將延時小夜燈放置在床頭桌上的鐘錶旁邊,或者距離床頭3-5公尺以內的其它地方。在床頭處通過擊掌來檢驗電路工作效能。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阻值一般的選擇的範圍為10-150k。r2阻值太大,(ic的2腳在靜態時就已處於低電平(<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。

該延時小夜燈由於採用了諧振頻率較高(約4k左右)的壓電陶瓷片b作為聲波感測器,所以對猝發的擊掌聲,硬物相碰撞聲反應靈敏,而對於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效能。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。

這一點在除錯聲控靈敏度時,要掌握並統籌兼顧好。

由於整個電路平時靜態耗電很小,實測靜態總電流小於130ua,故電路末設定電源開關。每換一次乾電池,一般可使用數個月時間。但長時間不使用小夜燈時,應將乾電池從電池架上取出,以免電能耗盡後,電池流液腐蝕損壞電路。

(學電子最重要是實踐!)

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