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微功耗亚超声遥控照明灯电路工作原理

电子设计 2019-01-20 10:06 次阅读

微功耗亚超声遥控照明灯

本文介绍的微功耗遥控照明灯是专为下肢瘫痪的残疾人设计的,其简单易制,成本低廉,灵敏度高且工作稳定。该遥控灯的遥控信号发射器是一个体积小巧的橡胶气囊(电子市场有售),不需电能,结实耐用。晚上,残疾人只要捏一下平时放置于枕边的气囊,室内电灯便会自动点亮;若再捏之,灯即自动熄灭,使用很方便。另外,由于在电路上采取了—系列的节电措施,在灯不亮时,该灯待机工作电流仅有180μA。

一、电路工作原理

该遥控灯由稳压、遥控信号接收和控制电路等组成,其电路原理如图1所示。

图中,VD1、VT4及R10、C5组成高效微功耗稳压电路。接通电源,220V交流电经VD1半波整流,R10降压限流,C5滤波及VT4 b-e结稳压后产生约7.5V的稳定直流电压供整个电路使用。VT4在这里作微功耗稳压管使用。同普通硅稳压二极管相比,用小功率硅三极管b-e结构成的稳压管,即使在几微安的电流下工作,仍然具有良好的稳压作用(普通硅稳压二极管在如小电流下工作,其稳压性能将显著变差。经实测,9013型硅三极管b-e结的稳定电压在7.5V左右(与其β值及生产厂家有关),其工作电流(即流过b-e结的反向电流)即使降至几微安,稳定电压仍基本不变。由于采用此种稳压电路供电,使得该灯整个电路的侍机工作电流仅有180μA。

VT1、VT2及L、C2等组成高增益选频放大器。其选频频率由L和C2决定,这里定在16kHz附近,同气囊发出的亚超声遥控信号的频率很接近。IC为CMOS双D触发器,其中ICB接成双稳态电路,用以控制单向晶闸管VS的导通与截止;ICa及R8、C4组成单稳态电路,以对双稳态电路的触发脉冲进行整形,使其能可靠翻转。平时因ICb的输出端Q2为低电平,VS截止,故灯泡HL不会点亮。

晚上,残疾人需要开灯时,只要捏一下平时放置于枕边的气囊,压电陶瓷片BC(在此作声—电换能器使用)便会接收到亚超声遥控信号,并将其转换成相应的电信号送至VT1的基极,此信号经VT1、VT2放大及由L、C2选频后通过R6加至VT3基极,使处于截止状态的VT3瞬间导通,其集电极输出的触发脉冲经ICa整形后,变成一边沿陡直的触发脉冲加至ICb的CP2端,使其翻转,ICb的Q2端输出变为高电平,于是VS导通,HL点亮。若再捏一下气囊,由ICb构成的双稳态电路便会因再次受触发而翻转,其Q2端又变为低电平,使VS重新截止,HL熄灭。此时,整个电路进入微功耗等待状态。

微功耗亚超声遥控照明灯电路工作原理

二、元器件的选择

三极管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型单向小功率晶闸管,要求其触发电流小于30μA。L可用直流电阻小于25Ω的色码电感。C2选用涤纶电容。电阻R1~R10均用1/4W的金属膜电阻。BC宜选用亚超声遥控开关里用的那种压电陶瓷片,若买不到,亦可从一些废旧的亚超声遥控开关内拆得。HL宜用60W以下的白炽灯泡。气囊可从电子市场购得。其余元件无特殊要求。

微功耗亚超声遥控照明灯电路工作原理

三、调试与制作

该遥控灯只要按图示数值选用元器件,且焊接无误,一般不需调试即可正常工作,其遥控距离可达10m。倘若达不到此数值,可适当调整气囊顶部小塞插入气囊的深浅度,使气囊发出的亚超声遥控信号的频率与接收电路的选频频率尽可能一致。若抗干扰能力不够强,可适当增大R4的阻值或减小C3的容量。‘

该遥控灯的外形如图2所示。为了方便制作,全部元件制成印板再装在一个白色墙壁开关的外壳内。制作时,压电陶瓷片BC,可用万能胶粘于墙壁开关外壳的内侧,其前方应开一些透声小孔。按图2所示制作完毕,将该墙壁开关固定于墙壁的合适位置,并接入白炽灯HL即可使用。

由于该遥控灯直接与220V交流电相接,在调试及制作时应注意安全,以免触电。

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