电路工作原理
图6是声波遥控器电路图,大家可以把它与图1方框图对照起来看,这样比较容易理解。图中,驻极体话筒BM是声电转换器;三极管VT1是共发射极放大电路;VT2、VT3是整形电路,它实际上是一个单稳态触发器;VT4、VT5构成双稳态触发器,作继电器的推动电路;继电器K是执行电路;二极管VD5~VD8以及电容C5~C8等构成电源电路。
1.单稳态触发器
VT2、VT3及其周围元件组成一个单稳态触发器,它具有一个稳定状态和一个暂时稳定状态。①稳态(VT2导通,VT3截止):平时,电路处于稳态,VT2通过基极电阻R6获得正偏压而导通,VT2集电极电压吸Uc2基极电压Ub2=0.7V;因无基极偏压而截止,VT3集电极电压Uc3=12V;电容C3通过R7 , VT2基射极充满电,端电压为11.3V,如图7(a)所示。②暂稳态(VT2截止,VT3导通):当有负触发脉冲通过VD1加至VT2基极时,VT2因基极电压变负而截止,Uc2从0V上跳为12V,并通过电阻R5耦合至VT3基极,使VT3导通,Uc3从12V下跳为0V;由于电容C3两端电压不能突变,所以,在此瞬间VT2基极电压Ub2将下跳为-11.3V,使得VT2在触发脉冲结束之后仍然保持截止状态,这时电路处于暂稳态,如图7(b)所示。电容C3通过VT3集射极、电源、R6不断放电并反向充电,Ub2电位不断上升,当Ub2达到0.7V时,VT2立即导通,并通过R5使VT3截止,电路恢复稳态。电路工作波形如图7(c)所示。暂稳态时间T1=0.7×R6×C4=1.4s。改变微调电阻RP2的阻值,可调节单稳态触发器的触发灵敏度,当RP2阻值增大时,灵敏度提高;反之,当RP2阻值减小时,灵敏度降低。
图7
2.双稳态触发器
VT4、VT5及其周围元件组成双稳态触发器,它有两个稳定状态: 或VT4导通,VT5截止; 或者VT4截止,VT5导通。①设VT4导通,Uc4 =0V,通过R9藕合至VT5基极,使VT5截止,Uc5 = 12V,又通过R10藕合至VT4基极,使VT4保持导通,电路处于稳态。②当有负触发脉冲通过VD2加至VT4基极时,VT4因基极电位变负而截止,Uc4 = 12V,并通过R9耦合至VT5基极使其导通,Uc5 = 0V,又通过R10藕合至VT4基极,使VT4在触发脉冲结束之后仍然保持截止,电路处于另一稳态。二极管VD2、VD3隔离触发信号中的正脉冲,只让负脉冲通过。电阻R11, R12起引导作用,使每次触发脉冲只加到导通管基极,保证电路可靠翻转。电路工作波形如图8所示。
图8
3.工作过程
当您拍手(或其他方式)发出声音信号时,驻极体话筒BM接收到声波并将其转换成相应的电信号,经C1祸合至三极管VT1基极进行放大。放大后的信号由VT1集电极输出,经C2、R4微分后,其中的正脉冲被二极管VD1阻断,负脉冲通过VD1到达三极管VT2基极,触发单稳态电路翻转,三极管VT3集电极电压Uc3从12V下跳为0V。Uc3的电压变化经C4、R11微分后,负脉冲通过二极管VD2加到三极管VT4基极,触发双稳态电路翻转,三极管VT5由截止转为导通,继电器K1吸合,触点闭合,使接在B-B端的家用电器电源接通而工作。在单稳态触发器处于暂稳态的1.4秒时间里,声音信号不再起作用,从而保证了双稳态触发器可靠翻转。当单稳态触发器暂态结束回复稳态时,三极管VT3集电极电压Uc3的正跳变,被二极管VD2阻断,不起作用。
当您再次(1.4秒以后)发出声音信号时,单稳态触发器输出经C5, R12微分后,负脉冲通过二极管VD3加到三极管VT5基极,触发双稳态电路再次翻转,VT5万截止,继电器K释放,触点断开,关闭了家用电器的电源。二极管VD4的作用,是防止在VT5截止的瞬间,继电器线圈产生的自感反电势击穿VT5。
4.电容降压整流电路
为缩小体积、降低成本,电源电路采用电容降压整流电路。C8是降压电容,对于50Hz的交流电而言,其容抗Xc=1/2πfc,远高于电路阻抗,因此,220V交流电源中的绝大部分电压都降在C8上。经C8降压后的交流电压,经二极管VD5~VD8桥式整流后,再由C6、C7、R13滤除交流成份,最后输出12V直流电压供电路工作。R14是泄放电阻,当切断电源后,R14为C8提供放电回路。
制作与调试
1.元器件选择
三极管选用3DG6或9014,要求VT1的β≥80,VT2~VT5的β≥40。二极管VD1~VD3选用2CK型,VD4~VD8选用1N4001。电容C8选用耐压≥400V的无极性电容,C6, C7选用耐压≥25V的电解电容。其余电容、电阻无特殊要求。BM选用驻极体微型话简。继电器选用JR-4型小型电磁继电器,参数如下:额定电压12V,直流电阻1000Ω,吸合电流≤9mA,释放电流≥4.5mA,触点负荷~220V、1A,也可选用符合以上参数的其他型号继电器,触点形式只要有一组常开触点即可。
2.制作
(1)准备一块4cm x 12cm的敷铜板,按照图9(a)将印制电路图描画在铜箔上,然后用小刀将不需要的地方刻掉,并在黑点处钻好小孔。
图9(a)
图9(b)
(2)各元件按照图9(a)所示位置,安装在印刷电路板无铜箔的一面,元件引脚穿过小孔伸到铜箔面并焊牢。用软导线将继电器线圈和触点接人电路板。
(3)找一个适当大小的塑料盒作为外壳,将印制电路板以及继电器固定在盒内;电源插头线穿过盒壁上的小孔与电路板上A-A处连接好。受控电源插座固定在塑料盒盖上,并用软导线将它与电路板上B-B处连接好。在盒盖上对着话简的位置钻几个小孔以利声波传人,如图9(b)。
3.调试
首先提醒大家,本电路由于采用电容降压电源电路,所以整个电路带市电,要特别注意安全!当电源插头插上以后,严禁人体直接接触电路中的任何地方,以防触电。调试时,应手拿小起子的绝缘把子,手指不得碰到小起子的金属杆。
(1) 调静态工作点:插上电源插头,用小起子调节微调电阻RP1,使VT1集电极电压为7V
(2) 调灵敏度:在受控电源插座上插上一台灯(台灯电源开关打开),拍一下手,台灯应开(或关)。如控制距离太短,用小起子将微调电阻RP2向增大阻值的方向调节,以提高灵敏度。如遥控器易受一般外界声音的干扰,可将RP2阻值调小,适当降低灵敏度。
调试满意后,将塑料盒盖盖上,声波遥控器就最后完成了。