CN205726548U

CN205726548U - 一种基于压电传感器的声控led夜灯电路

Info

Publication number: CN205726548U
Application number: CN201620372219.9U
Authority: CN
Inventors: 郑书康
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2026-04-27

Abstract

本实用新型公开了一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，包括LED灯组H和干电池电源GB；所述的干电池电源GB通过线路与LED灯组H相连；所述的LED灯组H通过线路与驱动放大电路相连，所述的驱动放大电路通过线路与单稳态延时电路相连；所述的单稳态延时电路通过线路与声控脉冲触发电路相连。本实用新型具有用处广泛、制作简单，节能环保、利于护眼，方便生活的特点。

Description

一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路。

背景技术

许多人都会有这样的体会，半夜起床上厕所或者半夜起来想看钟表的时候，都要在黑暗中摸索电灯开关，十分不便。尤其是半夜醒来一开灯，强烈的灯光对人的眼睛刺激作用很大，会使人睡意顿消。

目前市场常用的LED声控灯有：LED声控日光灯、LED声控球泡灯、LED声控面板灯等。其基本结构主要由由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路等组成。但是，在平时生活中，可能一些身边的噪声或者不经意的声响均会触发LED灯发光，然而可能此时我们并不需要用到LED小灯。这样便会耗掉不必要的能量。在这种情况下我们不能很好地掌控及筛选LED灯发光的条件。

鉴于此本实用新型的延时小夜灯，由于采用了谐振频率较高（约4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感器，对猝发的击掌声，硬物相碰撞声反应灵敏，而对于人们的讲话声以及环境其他低频率的嘈杂声反应不灵敏。因此，电路具有比较好的防误触发性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路。本实用新型具有用处广泛、制作简单，节能环保、利于护眼，方便生活的特点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，包括LED灯组H和干电池电源GB；所述的干电池电源GB通过线路与LED灯组H相连；所述的LED灯组H通过线路与驱动放大电路相连，所述的驱动放大电路通过线路与单稳态延时电路相连；所述的单稳态延时电路通过线路与声控脉冲触发电路相连。

所述的驱动放大电路包括第一晶体三极管VT3、第一电阻R5、第二晶体三极管VT2和第二电阻R4；所述的单稳态延时电路包括时基集成电路U1、第四电阻R3和电容器C；所述的声控脉冲触发电路包括第三电阻R2、第五电阻R1、第三晶体三极管VT1和压电陶瓷片B；其中所述的LED灯组H一端通过线路与第一晶体三极管VT3的集电极相连；所述的干电池电源GB的正极通过线路与第一晶体三极管VT3的发射极相连；所述的干电池电源GB的负极通过线路与LED灯组H另一端相连并接地；所述的第一晶体三极管VT3的基极通过线路与第一电阻R5相连；所述的第一电阻R5通过线路与第二晶体三极管VT2的集电极相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极通过线路与干电池电源GB的负极、LED灯组H另一端之间的线路相连；所述的第二晶体三极管VT2的基极通过线路与第二电阻R4相连；所述的第二电阻R4通过线路与时基集成电路U1的第3管脚（输出端）相连；所述的第一晶体三极管VT3的发射极还通过线路与第三电阻R2相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极还通过线路与时基集成电路U1的第1管脚（电源付端）相连；所述的时基集成电路U1的第1管脚（电源付端）还通过线路与电容器C相连；所述的电容器C通过线路与第四电阻R3相连；所述的电容器C、第四电阻R3之间的线路分别通过线路与时基集成电路U1的第6管脚（高电位触发端）和第7管脚（放电端）相连；所述的电容器C还通过线路与压电陶瓷片B相连；所述的电容器C、压电陶瓷片B之间的线路与第三晶体三极管VT1的发射极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极通过线路与第三电阻R2相连；所述的压电陶瓷片B通过线路与第四电阻R1相连；所述的压电陶瓷片B、第四电阻R1之间的线路与第三晶体三极管VT1的基极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第2管脚（低电位触发端）、第五电阻R1通过线路相连；所述的第一晶体三极管VT3的发射极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第4管脚（强制复位端）、时基集成电路U1的第8管脚（电源正端）、第四电阻R3通过线路相连。

所述的LED灯组H包括1个以上并联的LED灯。

所述的LED灯组H优选包括三个并联的LED1、LED2和LED3；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路一端与第一晶体三极管VT3的集电极通过线路相连；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路另一端与干电池电源GB的负极通过线路相连。

本实用新型的有益效果是：首先用处广泛且制作简单，可以用于半夜起床小便或凌晨起床看钟表以及其他需要没有灯和电源却需要灯光或者不方便按电源开关的地方。第二相较于传统的选用选用灯珠的夜灯，本实用新型选用LED灯组，相较于普通灯珠具有节能的优点，且相比单个LED灯，LED灯组的发光亮度和功率也大大提高了。第三利用声控电路，不必再在半夜里摸索电灯开关，只需拍一下手掌小灯即会点亮，省去不少麻烦；且半夜开电灯，强烈的灯光对眼睛刺激很大，延时小夜灯光线较为柔和，利于保护眼睛；其延时作用又可省去关闭电源开关的步骤，大大方便了生活。第四本实用新型中各个参数均可以通过实际情况调整，既实用又方便。

附图说明

图1 是本实用新型的电路图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，包括LED灯组H和干电池电源GB；所述的干电池电源GB通过线路与LED灯组H相连；所述的LED灯组H通过线路与驱动放大电路相连，所述的驱动放大电路通过线路与单稳态延时电路相连；所述的单稳态延时电路通过线路与声控脉冲触发电路相连。所述的驱动放大电路包括第一晶体三极管VT3、第一电阻R5、第二晶体三极管VT2和第二电阻R4；所述的单稳态延时电路包括时基集成电路U1、第四电阻R3和电容器C；所述的声控脉冲触发电路包括第三电阻R2、第五电阻R1、第三晶体三极管VT1和压电陶瓷片B；其中所述的LED灯组H一端通过线路与第一晶体三极管VT3的集电极相连；所述的干电池电源GB的正极通过线路与第一晶体三极管VT3的发射极相连；所述的干电池电源GB的负极通过线路与LED灯组H另一端相连并接地；所述的第一晶体三极管VT3的基极通过线路与第一电阻R5相连；所述的第一电阻R5通过线路与第二晶体三极管VT2的集电极相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极通过线路与干电池电源GB的负极、LED灯组H另一端之间的线路相连；所述的第二晶体三极管VT2的基极通过线路与第二电阻R4相连；所述的第二电阻R4通过线路与时基集成电路U1的第3管脚（输出端）相连（其中时基集成电路U1的第5管脚为电压控制端，此电路中该端不使用因此接空）；所述的第一晶体三极管VT3的发射极还通过线路与第三电阻R2相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极还通过线路与时基集成电路U1的第1管脚（电源付端）相连；所述的时基集成电路U1的第1管脚（电源付端）还通过线路与电容器C相连；所述的电容器C通过线路与第四电阻R3相连；所述的电容器C、第四电阻R3之间的线路分别通过线路与时基集成电路U1的第6管脚（高电位触发端）和第7管脚（放电端）相连；所述的电容器C还通过线路与压电陶瓷片B相连；所述的电容器C、压电陶瓷片B之间的线路与第三晶体三极管VT1的发射极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极通过线路与第三电阻R2相连；所述的压电陶瓷片B通过线路与第四电阻R1相连；所述的压电陶瓷片B、第四电阻R1之间的线路与第三晶体三极管VT1的基极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第2管脚（低电位触发端）、第五电阻R1通过线路相连；所述的第一晶体三极管VT3的发射极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第4管脚（强制复位端）、时基集成电路U1的第8管脚（电源正端）、第四电阻R3通过线路相连。本实施例所述的LED灯组H包括三个并联的LED1、LED2和LED3；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路一端与第一晶体三极管VT3的集电极通过线路相连；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路另一端与干电池电源GB的负极通过线路相连。

在平时，由于第三晶体三极管VT1的偏流电阻（即第五电阻R1）取值较大，所以第三晶体三极管VT1趋于截止状态，其第三晶体三极管VT1集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V（VDD等于电源电压，即4.5V），与之相连的时基集成电路U1的低电位触发端第2管脚处于高电平，单稳态电路处于稳态。电容器Ｃ两端通过时基集成电路U1的第7管脚，第1管脚被时基集成电路U1内部导通的三极管短路，时基集成电路U1的第3管脚输出低电平，第二晶体三极管VT2，第一晶体三极管VT3均无偏流而截止，LED灯组H不发光。在受到声波刺激后，突发的声波被压电传感器B接收，并转换成微弱的电信号，该信号经第三晶体三极管VT1放大后，从第三晶体三极管VT1集电极输出负脉冲，时基集成电路U1的第2管脚获得瞬间低于1/3VDD的低电平触发信号,使时基集成电路U1组成的单稳态电路受触发进入暂稳态,时基集成电路U1的第3管脚输出高电平,第二晶体三极管VT2获得适合的偏流而导通,第一晶体三极管VT3进入完全饱和导通状态,LED灯组H通电发出亮光，随着时基集成电路U1的第3管脚变成高电平，时基集成电路U1内部导通的三极管截止，解除对电容器C的短路，干电池电源GB通过第四电阻R3向电容器C开始充电，当电容器C两端的充电电压（即时基集成电路U1的高电位触发端第6管脚电位）达到2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，时基集成电路U1内部三极管重新导通，电容器C通过时基集成电路U1的第7管脚，第1管脚放电并被再次短路，时基集成电路U1的第3管脚重新输出低电平，导通到第二晶体三极管VT2，第一晶体三极管VT3失去偏流而截止，LED灯组H断电自动熄灭。电路中，LED灯组H每次延时点亮的时间长短，取决于单稳态电路中第四电阻R3，电容器C的时间常数可以通过公式：T=1.1R3C来估算。选择H延时点亮的时间约为1min。在第三晶体三极管VT1电流放大系数β，第五电阻R1电阻值确定的情况下，通过改变第三电阻R2的电阻值，可调整静态时时基集成电路U1的第2管脚电位高低，也就是说，通过适当调整第三R2的电阻值，可以控制声控灵敏度。

本实施例选用CMOS时基集成电路U1（购于上海贝岭股份有限公司），其静态电流很小，在工作电压下只有75uA左右，而且工作电压低。第三晶体三极管VT1、第二晶体三极管VT2均选用9014型号（购于深圳市金顺裕电子有限公司），其集电极允许最大电流ICM=0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW。第一晶体三极管VT3选用9012型号（购于深圳市金顺裕电子有限公司），其ICM=-0.5A,PCM=625mW。第五电阻R1、第四电阻R3、第三电阻R2、第二电阻R4、第一电阻R5均选用RTX-1/8W型碳膜电阻器（购于上海永春电子有限公司），R1=10MΩ，R2=30KΩ，R3=1.2MΩ，R4=10KΩ，R5=360Ω。具体数值可根据实际适当进行调整。电容器C选用漏电很小的优质CD11-10V型电解电容器（购于杭州天恒电容器有限公司）。压电传感器B可用常见的φ27mm压电陶瓷片，如FT-27，HTD27A-1型（购于东莞思威特电子有限公司），可配上简易塑料或金属共振腔盒。LED灯组H可以使用的较为节能的LED灯。电路中选用2.2V，20mA的LED灯组H，不仅节能，也大大增加了小灯的亮度。干电池电源GB用三节5号干电池串联而成，电压4.5V。本实施例可在床头处通过击掌来检验电路工作性能。如果声控灵敏度不高，可通过适当增大第三电阻R2的阻值加以调整；反之，如果嫌声控灵敏度太高，则适当减小第三电阻R2阻值加以调整。第三电阻R2阻值一般的选择的范围为10-150K。第三电阻R2阻值太大，单稳态电路便不能正常工作。LED灯组H就会常亮不灭。也可通过适当改变第四电阻R3阻值来调整延时时间。

此类延时小夜灯由于采用了谐振频率较高（约4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感器，对猝发的击掌声，硬物相碰撞声反应灵敏，而对于人们的讲话声以及环境其他低频率的嘈杂声反应不灵敏。因此，电路具有比较好的防误触发性能。

本实施例首先具有用处广泛且制作简单，可以用于半夜起床小便或凌晨起床看钟表以及其他需要没有灯和电源却需要灯光或者不方便按电源开关的地方。第二相较于传统的选用选用灯珠的夜灯，本实施例选用LED灯组，相较于普通灯珠具有节能的优点，且相比单个LED灯，LED灯组的发光亮度和功率也大大提高了。第三利用声控电路，不必再在半夜里摸索电灯开关，只需拍一下手掌小灯即会点亮，省去不少麻烦；且半夜开电灯，强烈的灯光对眼睛刺激很大，延时小夜灯光线较为柔和，利于保护眼睛；其延时作用又可省去关闭电源开关的步骤，大大方便了生活。第四本实施例中各个参数均可以通过实际情况调整，既实用又方便。

Claims

1.一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，包括LED灯组H和干电池电源GB；其特征在于，所述的干电池电源GB通过线路与LED灯组H相连；所述的LED灯组H通过线路与驱动放大电路相连，所述的驱动放大电路通过线路与单稳态延时电路相连；所述的单稳态延时电路通过线路与声控脉冲触发电路相连。

2.如权利要求1所述的一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，其特征在于，所述的驱动放大电路包括第一晶体三极管VT3、第一电阻R5、第二晶体三极管VT2和第二电阻R4；所述的单稳态延时电路包括时基集成电路U1、第四电阻R3和电容器C；所述的声控脉冲触发电路包括第三电阻R2、第五电阻R1、第三晶体三极管VT1和压电陶瓷片B；其中所述的LED灯组H一端通过线路与第一晶体三极管VT3的集电极相连；所述的干电池电源GB的正极通过线路与第一晶体三极管VT3的发射极相连；所述的干电池电源GB的负极通过线路与LED灯组H另一端相连并接地；所述的第一晶体三极管VT3的基极通过线路与第一电阻R5相连；所述的第一电阻R5通过线路与第二晶体三极管VT2的集电极相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极通过线路与干电池电源GB的负极、LED灯组H另一端之间的线路相连；所述的第二晶体三极管VT2的基极通过线路与第二电阻R4相连；所述的第二电阻R4通过线路与时基集成电路U1的第3管脚相连；所述的第一晶体三极管VT3的发射极还通过线路与第三电阻R2相连；所述的第二晶体三极管VT2的发射极还通过线路与时基集成电路U1的第1管脚相连；所述的时基集成电路U1的第1管脚还通过线路与电容器C相连；所述的电容器C通过线路与第四电阻R3相连；所述的电容器C、第四电阻R3之间的线路分别通过线路与时基集成电路U1的第6管脚和第7管脚相连；所述的电容器C还通过线路与压电陶瓷片B相连；所述的电容器C、压电陶瓷片B之间的线路与第三晶体三极管VT1的发射极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极通过线路与第三电阻R2相连；所述的压电陶瓷片B通过线路与第四电阻R1相连；所述的压电陶瓷片B、第四电阻R1之间的线路与第三晶体三极管VT1的基极通过线路相连；所述的第三晶体三极管VT1的集电极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第2管脚、第五电阻R1通过线路相连；所述的第一晶体三极管VT3的发射极、第三电阻R2之间的线路分别与时基集成电路U1的第4管脚、时基集成电路U1的第8管脚、第四电阻R3通过线路相连。

3.如权利要求1或2所述的一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，其特征在于，所述的LED灯组H包括1个以上并联的LED灯。

4.如权利要求3所述的一种基于压电传感器的声控LED夜灯电路，其特征在于，所述的LED灯组H包括三个并联的LED1、LED2和LED3；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路一端与第一晶体三极管VT3的集电极通过线路相连；所述的LED1、LED2和LED3并联后的线路另一端与干电池电源GB的负极通过线路相连。