微功耗亞超聲遙控照明燈電路工作原理

微功耗亞超聲遙控照明燈

本文介紹的微功耗遙控照明燈是專為下肢癱瘓的殘疾人設(shè)計(jì)的，其簡單易制，成本低廉，靈敏度高且工作穩(wěn)定。該遙控?zé)舻倪b控信號(hào)發(fā)射器是一個(gè)體積小巧的橡膠氣囊(電子市場有售)，不需電能，結(jié)實(shí)耐用。晚上，殘疾人只要捏一下平時(shí)放置于枕邊的氣囊，室內(nèi)電燈便會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮；若再捏之，燈即自動(dòng)熄滅，使用很方便。另外，由于在電路上采取了—系列的節(jié)電措施，在燈不亮?xí)r，該燈待機(jī)工作電流僅有180μA。

一、電路工作原理

該遙控?zé)粲煞€(wěn)壓、遙控信號(hào)接收和控制電路等組成，其電路原理如圖1所示。

圖中，VD1、VT4及R10、C5組成高效微功耗穩(wěn)壓電路。接通電源，220V交流電經(jīng)VD1半波整流，R10降壓限流，C5濾波及VT4 b-e結(jié)穩(wěn)壓后產(chǎn)生約7．5V的穩(wěn)定直流電壓供整個(gè)電路使用。VT4在這里作微功耗穩(wěn)壓管使用。同普通硅穩(wěn)壓二極管相比，用小功率硅三極管b-e結(jié)構(gòu)成的穩(wěn)壓管，即使在幾微安的電流下工作，仍然具有良好的穩(wěn)壓作用(普通硅穩(wěn)壓二極管在如小電流下工作，其穩(wěn)壓性能將顯著變差。經(jīng)實(shí)測，9013型硅三極管b-e結(jié)的穩(wěn)定電壓在7．5V左右(與其β值及生產(chǎn)廠家有關(guān))，其工作電流(即流過b-e結(jié)的反向電流)即使降至幾微安，穩(wěn)定電壓仍基本不變。由于采用此種穩(wěn)壓電路供電，使得該燈整個(gè)電路的侍機(jī)工作電流僅有180μA。

VT1、VT2及L、C2等組成高增益選頻放大器。其選頻頻率由L和C2決定，這里定在16kHz附近，同氣囊發(fā)出的亞超聲遙控信號(hào)的頻率很接近。IC為CMOS雙D觸發(fā)器，其中ICB接成雙穩(wěn)態(tài)電路，用以控制單向晶閘管VS的導(dǎo)通與截止；ICa及R8、C4組成單穩(wěn)態(tài)電路，以對(duì)雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)脈沖進(jìn)行整形，使其能可靠翻轉(zhuǎn)。平時(shí)因ICb的輸出端Q2為低電平，VS截止，故燈泡HL不會(huì)點(diǎn)亮。

晚上，殘疾人需要開燈時(shí)，只要捏一下平時(shí)放置于枕邊的氣囊，壓電陶瓷片BC(在此作聲—電換能器使用)便會(huì)接收到亞超聲遙控信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)送至VT1的基極，此信號(hào)經(jīng)VT1、VT2放大及由L、C2選頻后通過R6加至VT3基極，使處于截止?fàn)顟B(tài)的VT3瞬間導(dǎo)通，其集電極輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)ICa整形后，變成一邊沿陡直的觸發(fā)脈沖加至ICb的CP2端，使其翻轉(zhuǎn)，ICb的Q2端輸出變?yōu)楦唠娖?，于是VS導(dǎo)通，HL點(diǎn)亮。若再捏一下氣囊，由ICb構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路便會(huì)因再次受觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，其Q2端又變?yōu)榈碗娖?，使VS重新截止，HL熄滅。此時(shí)，整個(gè)電路進(jìn)入微功耗等待狀態(tài)。

二、元器件的選擇

三極管VT1、VT2用9014，要求VT1的β值在120左右，VT2的β值在350左右；VT3用9015，要求β大于250，Iceo<0．1μA；VT4用9013，要求β值在130左右。VS用BT169D型單向小功率晶閘管，要求其觸發(fā)電流小于30μA。L可用直流電阻小于25Ω的色碼電感。C2選用滌綸電容。電阻R1~R10均用1／4W的金屬膜電阻。BC宜選用亞超聲遙控開關(guān)里用的那種壓電陶瓷片，若買不到，亦可從一些廢舊的亞超聲遙控開關(guān)內(nèi)拆得。HL宜用60W以下的白熾燈泡。氣囊可從電子市場購得。其余元件無特殊要求。

三、調(diào)試與制作

該遙控?zé)糁灰磮D示數(shù)值選用元器件，且焊接無誤，一般不需調(diào)試即可正常工作，其遙控距離可達(dá)10m。倘若達(dá)不到此數(shù)值，可適當(dāng)調(diào)整氣囊頂部小塞插入氣囊的深淺度，使氣囊發(fā)出的亞超聲遙控信號(hào)的頻率與接收電路的選頻頻率盡可能一致。若抗干擾能力不夠強(qiáng)，可適當(dāng)增大R4的阻值或減小C3的容量?！?/p>

該遙控?zé)舻耐庑稳鐖D2所示。為了方便制作，全部元件制成印板再裝在一個(gè)白色墻壁開關(guān)的外殼內(nèi)。制作時(shí)，壓電陶瓷片BC，可用萬能膠粘于墻壁開關(guān)外殼的內(nèi)側(cè)，其前方應(yīng)開一些透聲小孔。按圖2所示制作完畢，將該墻壁開關(guān)固定于墻壁的合適位置，并接入白熾燈HL即可使用。

由于該遙控?zé)糁苯优c220V交流電相接，在調(diào)試及制作時(shí)應(yīng)注意安全，以免觸電。