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《无线电》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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为普通开关增设延时关闭功能-《无线电》杂志-2012年第07期

2012-07-23 16:47:30

为普通开关增设延时关闭功能

宋彦涛

笔者的老爸有时会工作到很晚,全层就他一间办公室亮灯。离开时,需先关闭房间的灯,结果是整个楼层一点光了(走廊灯开关比较远),黑暗中,既要锁门,又要撤离,很不方便。我心想:如果办公室的灯能延时关闭,这些问题不就解决了吗?

看到这里,估计大家可能会问,延时开关现在有的是啊,为什么你还要设计这个呢?

要回答这个问题就要先总结一下市场上延时开关的缺点:不管是触摸或声控延时开关,工作原理基本一样,就是触摸一下灯亮起,延时一会儿后自动关闭。这种开关可能只适用于楼道,不适合能装在家里或办公室里,因为需要长时间照明时,你总不能把手一直放在上面吧?

因此,笔者要制作的是一个既有普通开关功能,又能启动延时关闭功能的开关。而这款开关克服了以上缺点。它的工作流程很简单:当灯在亮着的状态下,按下开关2s后再松开,就会进入延时关闭模式。而当以正常的速度按下该开关并松开时,它只是一个普通开关,即按一下灯亮,再按一下就熄灭。延时时间可以是任意的,短到几秒,长到1小时,都能实现,只需要修改程序或者调整拨码开关。在未到设定时间的任何时刻按下开关,灯都会立即熄灭。到达时间以后,灯会自动熄灭。简单的一个小电路就可以让我们的生活更方便。以下是具体制作方法。

电路原理

电路原理图见图1,相当简洁,采用AT89C2051来控制。该芯片相信很多人都不陌生,容易购得,功耗也较低。

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1 电路原理图

 

变压方面,采用的是电容降压,目的是为了减小体积,但这就要求大家注意绝缘,通电后不可以碰触任何一个裸露的接点。只要做好了绝缘工作,那它就是安全的。

交流控制部分,采用晶闸管来通断电路,优点在于相对继电器功耗更低,且体积比笨重的继电器小很多。特别说明一下,这个电路中的单片机最多能同时控制4路,4路工作互不影响。如果你只需要1路或2路控制,不需要焊接安装多余的零件,由图1可知,P1.7P1.3P3.2为一路的控制接口,其他三路以此类推。

市电经C1降压后由VD1整流,与稳压二极管VD2C2C3组成简易稳压滤波电路,稳压值为4.3V,用以驱动电路。R2C4位单片机复位电路,用于给单片机提供复位信号。R3~6为无锁开关S1~4的上拉电阻。注意S1~4均为无锁开关,即按下后会自动复位,松开后不保持在接通状态,可以用门铃开关,或者轻触开关。R10R12R14R16位发光二极管(指示灯)的限流电阻,防止烧坏发光二极管。S52位拨码开关,可以提供4挡延时时间切换。VT1R7R9IC2R8为一组交流控制单元,单片机向某组光耦输出低电平,即可使该组电路接通,电灯工作。由于家庭用灯功率不会很大,因此不必担心晶闸管的温度过高。接线柱56号引脚分别接零线与火线,1234分别与零线间串联电灯,接线图如图2所示。

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2 接线图

制作介绍

笔者设计了一块PCB来安装,板子是基于86型开关大小设计。4路的元件都留了位置,如果焊接了所有元件,那这一个板子就能控制4盏灯,且各自没有影响。根据实际情况可以焊接1路或者2路。由于这是我第一次设计PCB,所以布线和元件布局不合理的地方还请大家指正。焊接完成的实物及电路见图3

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3 焊接完成的电路实物 

小电流的电阻和电容我用的贴片元件,能减少相当大的面积。制作所需元器件如附表所示。制作完成后不要急着直接上市电,先检查是否有短路的地方,不能有虚焊,应先用稳压电源(4.3V)接在稳压二极管上。注意接线顺序,稳压电源正极应接到稳压二极管负极上。若正常,则发光二极管会亮起,按下开关后松开二极管会熄灭,就说明低压测试通过了。最好在发光二极管熄灭的情况下测试光耦输入端电压是否接近电源电压,若无电压,请检查电路连接。一切没有问题,再接上市电。剩下的工作就是安装外壳了,如图4所示。我用市面上普通的开关里面加入弹簧来实现开关自动复位。在适当的位置装发光二极管,用胶粘好便大功告成了。

 

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4 安装外壳

 

使用说明

首次通电后,电灯默认为关闭状态,指示灯点亮,用于夜间提示开关位置。正常速度按下无锁开关后松开,可以控制电灯的开闭,且电灯开启时指示灯熄灭,电灯关闭时指示灯亮起。在灯开的状态下,按住开关持续2s以上后松开,指示灯闪烁,说明进入延时状态。该路电灯将自动关闭,在未到达时间内的任意时刻,按下开关均可立即关闭。

好了,简单的操作后,一款实用的延时开关就完成了(如图5所示),是不是很有成就感呢?对于学习单片机的新手来说,这也是一个练手的好机会。希望下次大家不会被困在黑暗里了。

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5 将改造好的开关装入墙内

 

 

附表

 

元器件

名称

型号

IC1

单片机

AT89c2051

IC2~5

光耦

MOC3061

VD1

整流桥

2W10

VD2

稳压二极管

1N4731

VD3~6

发光二极管

B1

晶体振荡器

12MHz

S1~4

无锁开关

门铃或轻触开关

S5

拨码开关

2

R1

电阻

1MHz

R2~6

电阻

10K








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