cd4013樓梯延時照明燈的應(yīng)用

一、采用CD4013觸發(fā)器的按鈕控制式延時照明燈電路

本例介紹一款以CD4013觸發(fā)器為主要元件制作的按鈕控制式延時照明燈，它能在按動控制按鈕后將照明燈點亮，再次按動控制按鈕時，照明燈將在延時照明半分鐘左右關(guān)閉。

該按鈕控制式延時照明燈電路由電源電路、輸入控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路、延時控制電路和控制執(zhí)行電路組成，如圖16-6所示。

圖 采用CD4013觸發(fā)器的按鈕控制式延時照明燈電路

電路中，電源電路由降壓電容C1、電阻R1、穩(wěn)壓二極管VS、整流二極管VD和濾波電容C2組成；輸入控制電路由控制按鈕S、電阻R2～R4、電容C4和晶體管V1組成；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由雙D觸發(fā)器集成電路IC內(nèi)部的一個D觸發(fā)器A1和電阻R5、R8、電容C3、發(fā)光二極管VL組成；延時控制電路由IC內(nèi)部的另一個D觸發(fā)器A2、晶體管V2、延時電容C5和電阻R6、R7組成；控制執(zhí)行電路由晶體管V3、電阻R9、R10和晶閘管VT組成。交流220 V電壓經(jīng)C1降壓、VS穩(wěn)壓、VD整流及C2濾波后，產(chǎn)生+6V電壓供給IC和V1～V3。

在未按動S時，V1～V3和VT均截止，照明燈EL不亮，發(fā)光二極管VL發(fā)光。

當(dāng)按動S時，V1導(dǎo)通，其集電極由高電平變?yōu)榈碗娖剑笵觸發(fā)器A1翻轉(zhuǎn)，V2導(dǎo)通，C5放電，同時D觸發(fā)器A2清零復(fù)位，輸出低電平，使V3導(dǎo)通，V3集電極輸出的高電平又使VT受觸發(fā)而導(dǎo)通，照明燈EL點亮。V1導(dǎo)通的同時，VL熄滅。

再次按動S時，V1導(dǎo)通使A1內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)，VL點亮，V2截止，+6V電壓經(jīng)R7對C5充電，當(dāng)C5充滿電（約半分鐘左右）時，A2內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)，使V3和VT截止，照明燈EL熄滅。

R5和C3組成開機(jī)復(fù)位電路，在每次通電時為A1提供一個復(fù)位脈沖，使A1清零復(fù)位，輸出低電平，照明燈處于關(guān)閉自鎖狀態(tài)，可防止因停電后再來電時照明燈長亮而耗費電能的現(xiàn)象出現(xiàn)。

改變R7的電阻值或C5的電容量，可改變關(guān)燈的延時時間。

S選用內(nèi)置發(fā)光二極管的動合型輕觸按鈕。

二、采用CD4013觸發(fā)器的照明燈雙控開關(guān)電路

本例中，艾特貿(mào)易網(wǎng)介紹一款以CD4013數(shù)字電路為主要元件制作的照明燈雙控開關(guān)，既能使照明燈快速點亮或熄滅，又能讓照明燈（在點亮一段時間后自動熄滅）延時關(guān)閉。

該照明燈雙控開關(guān)電路由雙D觸發(fā)器集成電路IC （A1、A2）、控制按鈕S1、S2、發(fā)光二極管VL1、VL2、晶體管V、繼電器K、電阻R1～R4、電容C和二極管VD組成，如圖所示。

圖 采用CD4013觸發(fā)器的照明燈雙控開關(guān)電路

接通+6 V直流電源后，觸發(fā)器A1和A2因無時鐘信號（觸發(fā)脈沖）輸入而輸出低電平，VL1和VL2均不發(fā)光，V處于截止?fàn)顟B(tài)，K不能吸合，其常開觸頭處于斷開狀態(tài)，照明燈EL不亮。

當(dāng)按動S1后，IC的11腳（CP2端）輸入高電平觸發(fā)脈沖，A2翻轉(zhuǎn)，其13腳（Q2端）輸出高電平、使VL2發(fā)光，V飽和導(dǎo)通，K吸合，其常開觸頭將EL的工作電源接通，照明燈EL點亮。此時因IC的9腳和12腳均為低電平，即使再按動S2，也不能使A2觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。若想關(guān)閉照明燈EL，則應(yīng)再次按動S1，使IC的13腳變?yōu)榈碗娖?，V截止，K釋放，照明燈EL熄滅。

若在接通+6V電源后先按動了S2，則IC的1腳（Q1端）輸出高電平，使VL1發(fā)光，V導(dǎo)通，K吸合，照明燈EL點亮。與此同時，IC第1腳輸出的高電平經(jīng)R3對C1充電，當(dāng)C1兩端電壓充至一定值時，A1翻轉(zhuǎn)，使IC的1腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，VL1熄滅，V截止，K釋放，照明燈EL熄滅，從而達(dá)到了延時關(guān)燈的目的。

三、用CD4013制作的觸摸式延時關(guān)燈電路的工作原理

線路板圖：

觸摸式延時開關(guān)電路虛線右面是普通照明線路，左部是電子開關(guān)部分。VD1～VD4、VS組成開關(guān)的主回路，IC組成開關(guān)控制回路。平時，VS處于關(guān)斷狀態(tài)，燈不亮。VD1～VD4輸出220V脈動直流電經(jīng)R5限流，VD5穩(wěn)壓，C2濾波輸出約12V左右的直流電供IC使用。此時LED發(fā)光，指示開關(guān)位置，便于夜間尋找開關(guān)。

IC為雙D觸發(fā)器，只用其中一個D觸發(fā)器將其接成單穩(wěn)態(tài)電路，穩(wěn)態(tài)時1腳輸出低電平，VS關(guān)斷。當(dāng)人手觸摸一下電極M時，人體泄漏電流經(jīng)R1、R2分壓，其正半周使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，1腳輸出高電平，經(jīng)R4加到VS的門極，使VS開通，電燈點亮。這時1腳輸出高電平經(jīng)R3向電容C1充電，使4腳電平逐漸升高直至?xí)簯B(tài)結(jié)束，電路翻回穩(wěn)態(tài)，1腳突變?yōu)榈碗娖?，VS失去觸發(fā)電壓，交流電過零時即關(guān)斷，電燈熄滅。

元器件選擇

IC采用CMOS數(shù)字集成電路CD4013，它為雙D觸發(fā)器，本電路里只使用它的一半，另一個D觸發(fā)器懸空。VS用2N6565、MCR100-8等小型塑封單向晶閘管，可控制100W以下任何照明電路。VD1～VD4為1N4004～1N4007型整流二極管。LED可用普通紅色發(fā)光二極管，電阻均為RTX型1/8W碳膜電阻器。C1、C2用CD11-16V型電解電容器，C3為瓷片電容器。

制作與使用

印刷電路參考下圖，觸摸片采用馬口鐵制作，并焊接一只2MΩ1/8W電阻，再引線到電路。開關(guān)的延時時間主要由R3、C1數(shù)值決定，圖示數(shù)據(jù)約1分鐘左右。若增大或縮短延時時間，可以增大或減小R3及C1數(shù)值。

四、新型聲控?zé)舻脑O(shè)計與制作

1、控?zé)綦娐方M成

1.1聲音信號傳感器電路

由電阻R1、駐極體話筒BM組成。經(jīng) 實驗，電阻 R1取 值 4.7~24kΩ 均 能 正 常 工 作 。 當(dāng) 然 ， 當(dāng) UBM=UR1時，此時的R1值最為恰當(dāng)，其動態(tài)電壓 范圍最大。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲 性能好、價格低廉等優(yōu)點，當(dāng)其接成漏極輸出時， 其增益較高。故駐極體話筒BM的靈敏度很高。

1.2聲音信號放大電路

三極管Q1、電阻R2、R3組成基本放大 電路。 R2為基極偏置電阻，R3為集電極電阻，當(dāng)R2》β Q1*R3時，三極管Q1處于放大狀態(tài)。C1為音頻信號 耦合電容。

1.3 脈沖形成電路

由三極管Q2、二極管D5、電容C6、C7，電阻 R11 等組成開關(guān)電路。當(dāng)三極管Q1集電極輸出的音 頻信號為負(fù)半周時，通過三極管Q2的發(fā)射極向C7充 電，三極管Q2導(dǎo)通，在R11上形成正向脈沖電壓； 當(dāng)音頻信號為正半周時，電容C7上的正電荷通過D5 快速釋放。二極管D5為積存在Q2基極上的正電荷提供通路，不能省略。C6能去除R11上的雜波信號， 為取得 較為有用純凈的脈沖信號立下了汗馬功勞。

1.4 脈沖整形電路

由CD4013集成電路D觸發(fā)器U1A單元、二極管 D2、電阻R4及電容C2組成單穩(wěn)電路，其作用是將 不規(guī)則的脈沖信號整形為寬 度一致的脈沖，其脈沖 寬度由R4、C2的時間常數(shù)決定。

1.5雙穩(wěn)態(tài)電路

由CD4013集成電路D觸發(fā)器U1B單元、電阻R8 及 電容C4等組成。R8、C4組成延時電路，使觸發(fā) 器翻轉(zhuǎn)延時，避免在 0.8s（t=0.7R8*C4）內(nèi)多個音頻 脈沖造成觸發(fā)器多次翻轉(zhuǎn)，而造成輸出狀態(tài)控制不 準(zhǔn)。其輸出的高、低電平通過電阻R9控制可控硅的 通、斷，即可實現(xiàn)白熾 燈的亮暗控制。

1.6 延時開啟電路

由三極管Q3、二極管D1、電容C3、電阻R5、 R6 等組成。當(dāng)CD4013的第②引腳為高電平時，通過 二極管D1向C3迅速充電，使三極管Q3飽和導(dǎo)通， 電路處于封鎖狀態(tài)，音頻脈沖控制無效；當(dāng)CD4013 的第②引腳為低電平時，電容C3上的電荷通過電阻 R5、R6緩慢放電，放電結(jié)束后，三極管Q3截止。 此時，電路才處于延時開啟狀態(tài)，音頻脈沖才能正 ?？刂齐p穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)。選擇R6、C3的值，可確定 第一、第二次掌聲的有效時間間隔。其時間常數(shù)大， 有效時間間隔就長些，也就是說拍手的節(jié)拍要慢些 才能控制燈狀態(tài)的變化；如果時間常數(shù)較小，有效 時間間隔就短些，也就是說拍手的速度快些也可控制 燈狀態(tài)的變化。按圖3中所示，其有效延時時間間 隔約為0.29s（根據(jù)C3的放電電壓曲線uC=E*e-t/τ， 其中時間常數(shù)τ=R6*C3。取uC3=0.7V、E=11.3V， 得t=2.78τ=0.29s，詳見圖4中UC3波形）。注意： R6、C3的時間常數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R4、C2的時間常數(shù) 才行。

1.7簡易電源電路

市電經(jīng)整流堆D3橋式整流電路整流，形成 100Hz 的脈動直流電。經(jīng)R10限流降壓，電容C5濾波，穩(wěn) 壓管DW5穩(wěn)壓，就形成簡易12V穩(wěn)壓電源了。由于 控制電路的工作電流很小，故電阻R10可取大些， 取值范圍為100~150kΩ均可正常工作，其功率取值 為1W。

2、聲控?zé)艄ぷ髟?/strong>