让卧室照明灯应声而关-灵敏可靠的掌声控制开关

大多数声控电路，通过三极管模拟电路将信号放大，再进行处理，去触发一个双稳态电路，以此实现负载的开关。虽然这样的电路也可以工作，但很不稳定。这种电路，笔者最初试验过，无法达到满意的效果。灵敏度调高—些，电路误触发的频率就会很高，电路的响应时有时无，有时手掌都拍红了也没反应。可以想象，如果在卧室里，睡觉前还要这样折腾，那将是场噩梦。在确定最后方案之前，笔者先后设计测试了几种电路，在面包板上进行测试对比，获得了一些经验和数据，最后确定了以图1的电路为最后方案进行制作。

在电路中，笔者用运放来控制，就可以定量、准确地掌控电路的灵敏度和可靠性。另外，关于光敏控制部分，我没有采用常见的三极管电路（存在一个线性区），也是通过运放来控制，也许有点“大材小用”，但为了电路可靠，也是值得的，而且电路也不复杂。当然，还有些其他方法可以提高这个电路的性能，但就笔者实际使用的情况来看，已经达到了预期效果。

电路原理

电路很简单，主要分为3个部分：（1）声音检测、放大处理部分；（2）触发信号的转换及整形；（3）信号执行、输出部分。下面分别介绍：

（1）声音检测部分由IC1（LM471）组成，是电路成败的关键部分。采用体积小的驻极体电容传声器（MIC），将外界的声音信号转换成电信号。微弱的声音信号通过C1被送入由IC1组成的高倍数运算放大器进行比较和放大处理。声频电压信号输入是从IC1的3脚（负端）接入，正常时，IC1输出端6脚为低电平。 IC1的3脚通过电阻R2、R3分压，为电路提供一个比较用的参考电压（A点），这里设置为电源电压的—半（3∨）。这样就意味着通过C1过来的声频信号电压的强度要超过IC1的3脚的参考电压（3∨），输出端IC1的6脚才会输出高电平，而一般的杂音信号无法通过这个门槛而视为无效信号。由于R4的存在，使得电路的增益为100倍（以图1的参数为例），通过3脚电压门槛的声频信号信号被放大到足够高的幅度，去触发后面的电路。

图1龟路原理图

这里我们也可以看出，对灵敏度和可靠生的控制，也可以通过调节参考电压的值来实现。

在保证可靠性的前提，电路也决定了电路的灵敏度。传声器M｜C对声音的灵敏度可以通过调节其偏置电阻R1来达到最佳效果。同时，R4的数值大小也直接关系着信号放大倍数，读者可以根据自己的使用环境，适当调节R4的阻值来控制电路灵敏度。R4的阻值越大，电路的灵敏度越高。而可靠性也会下降。

（2）触发信号的转换及整形。由IC1（LM471）输出的声音触发信号，

通过C2后用来触发由IC2组成的可控单稳态触发电路。所谓的单稳态，就是电路会在一个状态维持—段时间后和自动回到起始状态。静态时（起始状态）电路处于待命状态，IC2的输出端3脚为低电平。当有足够强度的声音）信号被放大，并从IC1的6脚输出。通过C2触发IC2电路翻转，IC2的输出端3脚为高电平，并维持约0.1s（可以通过公式T=1.1R5C3计算出）回落到静态的低电平，从而完成一下正脉冲的输出。这样，由M｜C输入的杂乱无章的声频电压信号被转换成规则的方波信号供后面的电路使用。

（3）IC3（CD4013）、VT1、K1组成了执行部分。为了提高电路的可靠生的接法要求能达到连续两个触发信号才能使电路翻转成高电平的目的，即：连续击掌两次，IC3的1脚输出高电平并保持，使VT1导通，K1动作吸合。同样，再连续击掌两次，IC1的1脚输出低电平并保持，使VT1截止，K1释放断开，从而实现控制电灯的开关功能。

变压器T1、整流桥B2、C5～C9以及电源稳压集成电路IC4（78LO6）组成电源部分，为控制部分提供稳定的6V恒流电压。这个电路功耗非常小，工作时（继电器 K1吸合时）为28mA，待命状态时为8mA。考虑到安全及长期工作的可靠性，这里没有使用常见的电容降压电路为控制部分提供电源，而是采用传统的变压器降压形式来实现。虽然成本偏高，电路复杂一点，体积也有所曾加，但电路安全可靠了很多。

这里需要说明的是，笔者的设计主要考虑的是卧室用的声控装置，为了尽可能减少电灯改造的麻烦，这里没有用该装置去替换原墙璧开关｛S1）部分，而是用S1常闭触点接t毛灯前面部分（见图1），这样保证了对原电路没有影响，即使声控部分停止工作，墙璧开关（S1）依旧可以正常使用。

器件选择与电容制作

电路均采常见的通用元件，可以根据图1标注的参数选择器件。其中标有＊的也许需要根据实际情况稍做调整1。驻极体电容传声器（MIC）对电路的灵敏度有影响，要注意选择质量好的为佳。 图1推荐VT1采用场效应管，如没有也可以用普通的 8050替换，但VT1 的基极前需要增加一个22～47kΩ的电阻，电路的功耗也会有所增加。B2建议采用IN4OO7，而不是常用的IN41 48。继电器K1在确定电源电压的情况下，尽可能选用吸合电流小的，其触点的功耗曲所控制的负载功率决定。集成电路（除IC4）的接入建议都采用插座形式。

电路调试和使用

图1电路经过实际使用，只要接线正确，无需调试即能正常工作。但每个装置的实际所处的环境不同，这里还是对该电路的调试作个说明，使该装置更有通用性。

电路接线完咸并仔细检查无误后，不要安装集成电路（IC1、IC2、IC3），便可开始对电路进行测试和调整。电路的调试分几步进行：

（1）测试电源部分，确保电源输出电压是稳定的 6V，并检查IC1、IC2、IC3插座的电源电压是否正常；

（2）用电压表测试IC1插座的3脚，检查电压是否为3∨，无误后插入IC1，并监测此时电源部分的工作电流，为1～2mA。

（3）置入IC2，并在IC2输出端3脚串连—个220Ω电阻和LED到电源负极。此时，如果轻轻击掌，LED应该随着每次的掌声发光闪动。这时可以在该电路装置将要安装的地方进行模拟测试，保证在房间的每个位置，该装置每次都能正常响应你的掌声。前面笔者解释过，电路的灵敏度由MIC和Hl的阻值决定，需要读者在您实际使用的环境中综合考虑。图1参数是笔者实际使用的参数，只需连续轻轻击掌两次，电路可以正常开关，因为卧室通常比较安静，平时也没出现过误动作的情况。

（4）最后，拆除前面测试用的LED，置入IC3，再次测试整机电路。此时可以通过监测整机电流来检测电路工作状态。K1吸合电流约为28mA。

电灯部分的改造

卧室内—般都为璧灯和吸顶灯，改造很简单（见图2）。为确保安全，安装电路前，整个家里的总电源务必切断（而不仅仅关闭要改造的房间灯的墙璧开关）。打开灯罩，找到与灯泡座连接的电线，将其切断，按照图1所示接入该电路即可。

图2 将电路装入笔者家里的壁灯内

之后，盖上灯罩，恢复家里的总电源，打开墙壁开关。此时卧室的灯应该像平时—样点亮，轻轻连续击掌两次，电灯应该应声而灭。再次击掌两次，又应声而亮。

虽然改造过程很简单，笔者这里还是要强调和提醒大家谨慎操作，注意安全，以免触电。特别是通电前，应该反复对照检查，确认无误后方可通电试验！

电路的改进

有些使用环境，为了节约电能，需要确保在白天的时候电路不致误动作。这时，可以参考图4电路。这里IC1采用一块双运放（LlMl358）集成电路，其中IC1 延续了图1中IC1的作用和功能，IC1 b接成了一个可调节的亮度检测电路。

图3改进后的电路

白天时，光敏电阻的阻值很小，IC1 b负端（2脚）输入电压（B点）高于IC1 b的正端（3脚）的参考电压（3∨），输出端（6脚）为低电平，IC2 的电位被嵌位在低电平状态，使IC2（NE555）处于强制复位状态而不工作。此时，不管触发信号为何种电平，IC2的输出端保持在低电平状态，电路不会工作。

当外界光照下降到—定程度（如黄昏后），光敏电阻Rs阻值增加很多，导致IC1 b负端（2脚）输入电压（B点）低于IC1 b的正端（3脚）的参考电压（3∨）9输出端（6脚）为高电平，此时IC2强制解除，开始像图1电路—样正常接收、处理声控信号。

IC3组成输出控制部分，与图1电路有所区别，这里采用的是CD4O1 7来实现输出控制。连续收到两次击掌信号后，IC3的4脚输出高咆平并保持，VT1导通，K1吸合。此时再击掌一次，IC3的Q2输出为低电平，VT1截止，K1断开。同时，由于Q3（7脚）与复位R（15脚短接），电路复位待命，等待下次循环的到来。

制作和使用时，对光敏电阻的选择和安装有一定要求。光敏电阻的亮阻值为1O～1 5kΩ，而暗阻值至少在100～150kΩ以上。适当调节R3的阻值，也可以对光控部分的动作进行调节。

安装光敏电阻时，可考虑用黑色的电工胶布将光敏电阻贴在房间的玻璃上，用于检测室外的亮度，而又不受房间内的光照影响。