住宅公共部位照明开关的改进

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摘 要：自熄式开关能达到公共部位照明要求，适应环保节能的社会需求。本文主要针对现在常用的声光控式自熄开关进行改进，最大程度的减少电能使用，并且排除干扰，增加照明设施的使用寿命。

关键字：自熄式开关；照明；环保节能

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.06.035

0 引言

环境问题是中国21世纪面临的最严峻挑战之一，保护环境是保证经济长期稳定增长和实现可持续发展的基本国家利益。现代社会提倡节约用电，以适应环保节能的社会需求。我国《住宅设计规范》GB 50096-1999明确规定：住宅的公共部位应设人工照明，除高层住宅的电梯厅和应急照明外，均应采用节能自熄开关。

1目前常用的自熄开关

随着社会的不断发展，利用电子技术实现的自动控制，在各个领域的作用越来越突出。声光控开关是目前使用最广泛的，可应用于道路，楼梯等不需要连续长时间照明的场所的照明设施的控制，从而实现节约电能的目的。它的优势在于价格便宜，安装方便。但是生产厂家繁多，质量优劣不等，而其最大的弊端易受干扰，天黑之后一旦有声音达到一定分贝，如雷鸣，汽车鸣笛，人声嘈杂等，便会引起该开关工作，打开照明设施，造成电力资源的浪费。另外，自熄开关不断频繁的工作，使照明设施不断处于通电断电状态，导致照明设施使用寿命大大减退。

2声光控自熄开关工作原理

声光控照明延时电路原理见图1所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，CD4011各管脚关系见图3所示，其内部含有4个独立的与非门Y 1～Y4，使电路结构简单，工作可靠性高。依据主要元器件可将电路划分为若干个单元，由此可画出图2所示的方框图。

核心集成块CD4011的分析。

功能：四2输入与非门，其中管脚1-6，6-13构成四个与非门，14脚电源正极，7脚为电源负极。

电源电压范围：3V～15V

功耗：700mW（普通封装）；500mW（小外形封装）

工作温度范围：

CD4011BM -55℃～+125℃

CD4011BC -40℃～+85℃

工作原理：结合图2来分析图1，220V市电通过灯丝、VD1-VD4、降压整流后，经过 R1 限流为电路提供工作电压。R5、RG 组成分压电路，白天由于光照 RG 阻值变小，1脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时3 脚输出为高电平，经过 Y2（5、6、4） 反相变为低电平，VD5 截止后级电路不动作。

晚上光线暗 RG 阻值变大，1脚电位升高，声音信号（脚步声、掌声等）由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门（Y1）的2脚，此时2脚为高电平，R4、R7是VT偏置电阻，C2是电源滤波电容，则 3 脚输出低电平。3脚与Y2的5、6脚直接相连，经Y2反相，4 脚输出的高电平，经 VD5 向 C3 瞬间充电，使 Y3（8、9） 输入端接近电源电压，10 脚输出低电平，由Y4（12、13、11） 反相缓冲后经 R3 触发可控硅导通，电灯正常点亮。

此后如果没有声音被BM接收，就没有电信号给2脚，此时2脚为低电平，则 Y1 输出恢复为高电平，C3 通过 R8 缓慢放电进行延时照明，当 C3 电压下降到一定电压时，Y3 反转、 Y4反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。

3改进后的自熄开关

针对上述缺点对声光控开关进行部分改进，使节能效果更好。通过以上分析，声光控开关最大的弊端在于对声音的判别，因此将其声音触发部分改为触摸触发，为方便接触触摸开关，在放大和感光电路后面加以指示灯电路。

3.1触摸式自熄开关的工作原理

触摸式自熄开关主要有电源电路、光控电路、指示灯电路、触发电路、照明电路以及延时电路几部分组成。

电源电路和光控电路使指示灯在光线不足的时候发光做指示，当需要照明时，人手接触触发电路，触发电路接通使照明灯发光，延时电路同时起作用，当时间到之后断开电路，为下一次照明做准备。

3.2改进部分的作用

指示灯电路：VD1～VD4、VT组成开关的主回路。光照强度够时VT处于关断状态，指示灯灯不亮。光照强度不够时，指示灯发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。

触发电路：触摸灯的触摸开关是通过人体接触后产生的电流泄露而工作的（其中泄露的电流十分微小，触摸开关对人体的影响是微乎其微的几乎没有），为确保安全通常在电极片上要串联一个M欧级电阻。当用手触摸一下触摸开关的电极片时，人体泄漏电流使VT导通经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门（Y1）的2脚，此时2脚为高电平，R4、R7是VT偏置电阻，C2是电源滤波电容，则 3 脚输出低电平。3脚与Y2的5、6脚直接相连，经Y2反相，4 脚输出的高电平，经 VD5 向 C3 瞬间充电，使 Y3（8、9） 输入端接近电源电压，10 脚输出低电平，由Y4（12、13、11） 反相缓冲后经 R3 触发可控硅导通，电灯正常点亮。

其余部分电路工作原理不变。

4改进后的意义

触摸式延时开关，适用于走廊、楼道、地下室、车库等场所的自动照明，安全、节能、方便，尤其在采光不佳的高层建筑楼道及声音干扰较多的环境更为适用。触摸延时开关常态时开关关断，并有明显的晚间照明指示，触摸后开关接通灯亮，延时1-2分钟自动关断灯灭。与声光自控延时开关配合，可使照明控制更为理想。

参考文献

[1] 张庆双.《实用电子线路200例》.机械工业出版社

[2] 单海校.《电子综合实训》.北京大学出版社

[3] 汤琳宝.《电子技术实验教程》.清华大学出版社

[4] 傅贵兴.《电工电子基础》修订版..科学出版社

[5] 康华光，陈大钦.《电子技术基础》高等教育出版社