目前,越來越多的家電都具有待機功能,在給人們帶來方便韻同時也造成了能源的浪費。雖然在不使用這些電器時可以拔下電源插頭,但很多人嫌麻煩。本文介紹一種采用通用元器件設計的成本低廉的微功耗遙控節電插座,簡單易制,工作穩定,可在80m2以下的房間內任何方位遙控接通或關斷彩電等電器的總電源。在被控電器斷電后,該遙控節電插座電路自身所消耗的總電流僅為100μA。本裝置的最大特點是遙控信號發射器是一個體積小巧的橡膠氣囊(電子市場有售)不需電能,捏一下氣囊即可發出亞超聲遙控信號,結實耐用,攜帶方便。此外,該遙控節電插座也非常適合行動不便的老年人或殘疾人用來遙控室內的電燈、電風扇等電器。
工作原理該遙控節電插座由微功耗穩壓電路、微功耗亞超聲遙控信號接收電路及控制電路組成,其電路原理如圖所示。
圖中,VD2、VT4及R7、C6組成微功耗穩壓電路。通電后,220V市電經VD2半波整流,R7降壓限流,C6濾波及VT4發射結穩壓后(采取適當的限流措施后可工作于反向擊穿狀態,經試驗,可長期穩定工作),產生約7.2V的穩定直流電壓供遙控信號接收電路使用。VT4在此作微功耗穩壓管使用,同普通硅穩壓二極管相比,用硅三極管發射結構成的穩壓管工作時自身只需消耗幾十微安以下的電流便可具有良好的穩壓作用(普通硅穩壓二極管在如此小的電流下工作,其穩壓性能將變得很差,甚至失去穩壓作用)。經實測,90B型硅三極管發射結的穩定電壓在7.2V左右(與β值有關),其工作電流(即流過發射結的反向電流)即使降至幾微安,穩定電壓仍基本不變。由于采用此微功耗穩壓電路供電,在等待狀態下,該遙控節電插座整個電路的總功耗僅有22mW。
BE為壓電陶瓷片,在此作聲一電換能器使用VT1,VT2及L、C2等組成微功耗高增益選頻放大器,其工作電流在35μA左右,選頻頻率由L和C2決定,這里定在16kHz附近,同氣囊發出的亞超聲的頻率很接近。IC為CMOS雙D觸發器,其內部一個觸發器接成雙穩態電路,用以控制VMOS管VT5的導通與截止;另一個接成單穩態電路,以對雙穩態電路的觸發脈沖進行整形,使其能可靠翻轉。
C7、C8及VD3~VD8等組成一個工作受VT5控制的電容降壓式整流穩壓電路。工作時,產生24V的穩定電壓為繼電器K供電。平時因VT5截止,該穩壓電路不工作,K失電,其常開觸點斷開,插座X2無電,所以被控電器不互作。
捏一下氣囊,BE便會接收到亞超聲遙控信號,并將其轉換成電信號送至VT1基極。此信號經VT1、VT2放大及L、C2選頻后通過C3加至VT3基極,使平時處于截止狀態的VT3瞬間導通,其集電極輸出的脈沖經IC內部單穩態電路整形后,變成一個邊沿陡直的觸發脈沖加至雙穩態電路的CP2端(即IC的3腳),使其翻轉,Q2端變為高電平,VT5導通,220V交流電經C7降壓,VD3~VD6整流,C8濾波,穩壓二極管VD7及發光二極管VD8(在此既作2V穩壓管又作指示燈使用)穩壓后,產生24V的穩定直流電壓使K通電吸合,其常開觸點閉合,被控電器得電工作,此時VD8亦點亮。
若再捏氣囊,IC內部雙穩態電路的Q2端便又重新變為低電平,VT5截止,可控穩壓電路停止工作,VD8熄滅,K失電,觸點K斷開,被控電器斷電停止工作。此時,該遙控節電插座處于微功耗等待狀態,整機電路所消耗的總交流電流實測在100μA左右。
元器件的選擇IC選用CMOS雙D觸發器MC14013,亦可用CD4013和TC4013。
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≥250,Iceo《0.1μA;VT4用9013,β值在120左右;VT5用IRF840型VMOS場效應管。VD7用穩壓值為22V的IN4748A型硅穩壓二極管,VD8用φ3mm的圓形綠色發光二極管。L用直流電阻小于25Ω的色碼電感。C2、C7皆用滌綸電容,C7的耐壓值應不低于630V。
電阻皆用1/4W的金屬膜電阻。BC宜用亞超聲遙控開關里用的那種壓電陶瓷片,若買不到,亦可從廢舊亞超聲遙控開關內拆得。K選用工作電壓為24V的JZC-23F型繼電器,其觸點容量為5A/220V(AC)。氣囊可在電子市場購得。插頭、插座可自制,亦可從一些舊聲控開關內拆得。其余元器件無特殊要求,可按圖標數值選用。下圖為該遙控節電插座的印制板圖。
制作、調試及使用為制作方便,全部元器件可裝在一個舊聲控開關的外殼內。插座要焊在印制板上,插頭焊在印制板的背面。
該遙控節電插座只要按圖示數值選用元器件,且焊接無誤,一般不需調試即可正常工作。其遙控距離可達10m以上,若達不到此數值,可仔細調整氣囊頂部小塑料塞(見圖1)插入氣囊的深淺度,使其發出的亞超聲的頻率與電路的選頻頻率一致。若電路的抗干擾能力不夠強,可減小電容C4的容量,或在C4正極與VT2發射極之間串聯一只3kΩ以下的電阻(其具體阻值可由試驗確定)。
使用時,只要將該遙控節電插座的插頭插入220V電源插座,被控電器(如彩電)的電源插頭插入該遙控插座,捏一下氣囊,被控電器即得電工作,此時指示燈VD8亦點亮。若再捏氣囊,VD8熄滅,被控電器總電源被切斷而停止工作,此時該遙控節電插座處于微功耗等待狀態。該遙控插座在89平方米以下的房間內使用,任何方向皆可控制。若多備幾個氣囊,還可供多人使用。
由于該遙控節電插座直接與220V交流電相接,在制作、調試時應注意安全。
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