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1.6　声控电灯开关

声控开关是由声音控制的电源开关。将声控开关电路组装到灯具中，就可以利用口哨声或击掌声控制电灯的开与关，不必再安装开关。将声控开关应用于楼道等公共部位，可实现照明的智能控制，能够只在夜晚有人时才自动开灯，人走后即自动关灯，既满足了照明的需要，又最大限度地节约了电能。

1.6.1　声控原理

声控开关电路如图1-52所示，包括声控电路、延时电路、光控电路、逻辑控制电路和电子开关等组成部分，如图1-53所示为电路原理方框图。电路中主要元器件采用数字集成电路，简化了电路结构，提高了工作可靠性。

图1-52　声控开关电路

图1-53　声控开关电路原理方框图

（1）声控电路

声控电路由拾音电路（BM）和电压放大器（D 1 、D 2 、D 3 ）等构成。声音信号（脚步声、讲话声等）由驻极体话筒BM接收并转换为电信号，经电压放大器放大后输出。电压放大器由三个CMOS非门D 1 、D 2 、D 3 串接而成，R 3 为反馈电阻，R 2 为输入电阻，电压放大倍数 A = R 3 / R 2 =100倍（40dB）。改变R 3 或R 2 即可改变放大倍数。

（2）延时电路

因为照明灯不能随着声音的有无而一亮一灭，应持续照明一段时间，所以必须有延时电路。VD 1 、C 3 、R 5 以及D 5 的输入阻抗组成延时电路。当有声音信号时，电压放大器输出电压通过VD 1 使C 3 迅速充满电，使后续电路工作。当声音消失后，由于VD 1 的隔离作用，C 3 只能通过R 5 和D 5 的输入端放电，由于CMOS非门电路的输入阻抗高达数十兆欧，因此放电过程极其缓慢，实现了延时，延时时间约为30s。可通过改变C 3 来调整延时时间。

（3）光控电路

为使声控照明灯在白天不亮灯，由光电三极管VT 1 和负载电阻R 6 等组成光控电路。夜晚无环境光时，光电三极管VT 1 截止，光控电路输出为“0”。白天较强的环境光使光电三极管VT 1 导通，光控电路输出为“1”。

（4）逻辑控制电路

逻辑控制电路由与非门D 5 、D 6 等组成。声控照明灯必须满足以下逻辑要求：①白天照明灯不工作；②晚上有一定响度的声音时照明灯打开；③声音消失后照明灯延时一段时间才关闭；④本灯点亮后不会被误认为是白天。

逻辑控制原理如图1-54所示。白天，光控电路输出端（B点）为“1”，本灯未亮故D点也为“1”，与非门D 6 输出端（C点）为“0”，关闭了与非门D 5 。此时不论声控延时电路输出如何，D 5 输出端（D点）恒为“1”，照明灯不亮。

图1-54　逻辑控制原理

夜晚，光控电路输出端（B点）为“0”，D 6 输出端（C点）变为“1”，打开了与非门D 5 ，D 5 的输出状态由声控延时电路决定。当有声音时，声控延时电路输出端（A点）为“1”，D 5 输出端（D点）变为“0”，使电子开关导通，照明灯EL点亮。声音信号消失后再延时一段时间，A点电平才变为“0”，照明灯EL熄灭。

当本灯EL点亮时，D点的“0”同时加至D 6 的另一输入端将其关闭，使得B点的光控信号无法通过。这样，即使本灯的灯光照射到光电三极管VT 1 上，系统也不会误认为是白天而使照明灯刚点亮就立即关闭。

（5）电子开关

电子开关由驱动晶体管VT 2 、双向晶闸管VS等组成，在逻辑控制电路的控制下，控制照明灯EL的点亮与否。

（6）电源电路

电源电路由电容C 5 、整流二极管VD 3 和VD 4 、稳压二极管VD 2 等组成电容降压整流电路，为控制电路提供+12V工作电压。

1.6.2　元器件选用

D 1 ~D 4 选用CMOS非门集成电路CD4069，D 5 ~D 6 选用CMOS与非门集成电路CD4011，均为14脚双列直插式封装，如图1-55所示。

图1-55　CMOS电路引脚

对于集成电路中闲置的逻辑门，实际制作时应如图1-56所示将其输入端接地，以防损坏。电路图中往往不画出数字集成电路的电源接线，因为这并不影响电路功能的分析，但在实际制作时要按规定接入工作电源和地线，如图1-57所示。

图1-56　闲置输入端接地

图1-57　电源与地线

VT 1 选用3DU系列光电三极管，VT 2 选用9013等NPN型晶体管，VS选用1A/400V以上的双向晶闸管，以上半导体管的引脚如图1-58所示。C 5 为降压电容，耐压应不低于600V。

图1-58　半导体管的引脚

当没有光电三极管时，可按以下方法代用。

（1）用光电二极管代

如图1-59所示，光电二极管VD与NPN型晶体管VT 1 组合后，等效为一个NPN型光电三极管VT。如图1-60所示，光电二极管VD与PNP型晶体管VT 1 组合后，即等效为一个PNP型光电三极管VT。

图1-59　光电二极管组合（NPN）

图1-60　光电二极管组合（PNP）

（2）用光敏电阻代

光敏电阻也可以构成光电三极管的代用管。如图1-61所示，光敏电阻R与NPN型晶体管VT 1 组合后，等效为一个NPN型光电三极管VT。如果光敏电阻与PNP型晶体管组合后，即等效为一个PNP型光电三极管。

图1-61　光敏电阻组合

（3）用光电池代

光电池也可以构成光电三极管的代用管。如图1-62所示，光电池BP与NPN型晶体管VT 1 组合后，等效为一个NPN型光电三极管VT。如果光电池与PNP型晶体管组合后，即等效为一个PNP型光电三极管。

图1-62　光电池组合

（4）晶体三极管改作光电三极管

晶体三极管的管芯受到光照时，其集电极-发射极间的反向穿透电流将会增大。利用这一特性对晶体三极管稍作改造，即可作为光电三极管使用。

对于玻璃封装的三极管，只需如图1-63所示刮去玻璃壳上的漆层，使光线能够照射到管芯上即可。

图1-63　刮去漆层

对于金属封装的三极管，可如图1-64所示切去金属管壳的顶部，裸露出管芯，其打开的顶部即为受光窗口。为防止管芯长期暴露在空气中受损，可用一小片透明塑料或有机玻璃覆盖住窗口并粘牢。更好的办法是从已烧坏的手电筒聚光小电珠上切下聚光玻璃珠，覆盖并粘牢在窗口上，如图1-65所示，这样不仅起到保护作用，而且由于玻璃珠的聚光作用，还可以增加管子的光灵敏度。