這是一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感器光電路。當(dāng)我們長(zhǎng)時(shí)間使用電池供電照明時(shí)，即使使用消耗很少功率的LED燈泡，也會(huì)消耗電池的大部分電量。那么，有沒有辦法盡可能多地節(jié)省電力呢？

在一些安裝了LED燈的地方，沒有必要整夜開燈。例如在浴室前、走廊或其他地方。在這些地方，我們可以安裝一個(gè)開關(guān)來(lái)在需要時(shí)打開或關(guān)閉它們。

但是，如果，比如說(shuō)，當(dāng)人們走過(guò)時(shí)，燈會(huì)自己打開，保持大約 5 分鐘，然后自己關(guān)閉，會(huì)更好嗎？

如果該人在這 5 分鐘內(nèi)（例如，在第三分鐘內(nèi)）向后走，系統(tǒng)將啟動(dòng)另一個(gè) 5 分鐘計(jì)時(shí)器。因此，LED 保持亮起的總時(shí)間為 3+5 = 8
分鐘。

或者讓你更清楚。

我通常會(huì)將 12V 3W LED 打開一整晚，或大約 10 小時(shí)。該 LED 需要每小時(shí) 3W/12V = 0.25A
的電流。使用2小時(shí)總共5.10A，因此我們至少需要使用2.5Ah電池。

但是，如果我們每晚只使用燈光一小時(shí)，我們需要的電流將是正常需要的10.0A的25%（2.5A），剩下90%的剩余能量。

當(dāng)我們使用這個(gè)電路時(shí)，我們每晚只需要使用不到一個(gè)小時(shí)的燈。它將幫助我們節(jié)省大量能源。

工作原理

該電路類似于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器報(bào)警電路。我們只是將主要組件 12V 警報(bào)器換成 12V LED 燈泡，其框圖如下所示。

該自動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感器光電路的框圖

每個(gè)塊可分為：

12V電池作為電源。

與以前相同的 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器。

相同的放大器電路。

新的延遲計(jì)時(shí)器，因?yàn)?PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器的時(shí)間延遲不能超過(guò) 200 秒。因此，我們需要添加一個(gè)額外的電路，將延時(shí)增加到 5 分鐘或 300 秒

更好的開關(guān)控制器：我們選擇MOSFET而不是繼電器，因?yàn)樗哂懈玫碾娏餍省?/p>

新的延遲定時(shí)器電路

我們已經(jīng)習(xí)慣的定時(shí)器電路的原理是用電容器將電壓保持在負(fù)載或輸出端，然后逐漸連續(xù)釋放電壓，直到耗盡。

讓我們從我們已經(jīng)知道的東西開始：放大器電路。

簡(jiǎn)單的共發(fā)射極NPN晶體管放大電路

下面的框圖顯示了我們可以制作計(jì)時(shí)器的兩種方式;我們可以利用它們作為定時(shí)器電路設(shè)計(jì)的想法。

不同定時(shí)器概念的比較

在這種情況下，晶體管將充當(dāng)開關(guān)。左圖（A）顯示了并聯(lián)到負(fù)載的電容器，這使得電壓無(wú)法像定時(shí)器電路那樣消失。

因此，我們應(yīng)該做的是將開關(guān)和電容器的位置更改為右圖（B）所示的位置。當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，電流將充電到電容器中，當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，電容器內(nèi)的電流將放電，這是定時(shí)器電路的原理。

但由于這是一個(gè)常見的發(fā)射極晶體管放大器電路，NPN晶體管作為開關(guān)的位置與正確的圖像不匹配（B）。

我們也不想改變放大器電路。因此，我們需要將其布局更改為以下電路中顯示的布局。

通過(guò)添加PNP晶體管開關(guān)的定時(shí)器概念

附加電路是共發(fā)射極放大器電路，它使用PNP晶體管代替。

只有當(dāng)Q1導(dǎo)通或C-E成為閉合電路時(shí)，它才會(huì)傳導(dǎo)電流。在PNP晶體管的基極，從而接收正向偏置，使其傳導(dǎo)電流。

因此，讓來(lái)自12V電池的高電流流過(guò)其E至C，并通過(guò)二極管為電容器充電。此外，輸出 2 的電壓電平將增加近
12V，即使在輸入信號(hào)已經(jīng)消失后，它也可以保持該電壓電平約 5 分鐘左右。

我們將二極管放在那里，以保護(hù)電容器的電壓不回流到PNP晶體管中。

通過(guò)信號(hào)圖學(xué)習(xí)

我們希望您徹底理解它。因此，請(qǐng)參閱下面的信號(hào)圖，比較 P 點(diǎn)、輸出 1、D 點(diǎn)和輸出 2。

比較 P 點(diǎn)、輸出 1、D 點(diǎn)和輸出 2

當(dāng)我們走過(guò)PIR傳感器時(shí)，P點(diǎn)處會(huì)有一個(gè)3.3V脈沖信號(hào)。然后，大約 1 秒后，該信號(hào)的狀態(tài)將從高變?yōu)榈汀?/p>

然后，輸出 1 將以與 P 點(diǎn)相同的時(shí)間跨度發(fā)出其第一個(gè)脈沖信號(hào)，大約 1 秒。但電壓較高，約為
11V。當(dāng)這個(gè)信號(hào)開始下降時(shí)，D點(diǎn)也會(huì)以同樣的方式出現(xiàn)脈沖信號(hào)。

D點(diǎn)處的電流將流過(guò)二極管為電容器充電，導(dǎo)致輸出2也具有相同的11V電壓電平。

1 秒后，D 點(diǎn)的脈沖信號(hào)狀態(tài)將從高電平變?yōu)榈碗娖?，但在輸?2 時(shí)，電壓電平將在接下來(lái)的 11 秒或 300 分鐘左右保持在
5V。然后像往常一樣返回低電平，因?yàn)殡娙萜鞣烹姟?/p>

然后，當(dāng)我們?cè)俅巫哌^(guò) PIR 傳感器時(shí)，它將再次發(fā)出相同的信號(hào)。在輸出 1 處，將有第二個(gè)脈沖信號(hào)持續(xù) 1
秒。在D點(diǎn)，將有一個(gè)脈沖信號(hào)，該信號(hào)具有足夠的電壓，可以再次為電容器充電。輸出 2 的電壓電平將像以前一樣保持在 11V，即使我們已經(jīng)通過(guò)。

但是，如果我們?cè)诘谌昼娫俅巫哌^(guò) PIR
傳感器，則過(guò)程應(yīng)該與以前相同。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)脈沖信號(hào)在輸出1和脈沖信號(hào)再次在D點(diǎn)時(shí)，將有一個(gè)電流給電容器充電并再次放電，使輸出2的總時(shí)間為8分鐘。

以這些想法為基礎(chǔ)，讓我們嘗試用它們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器電路。

帶有 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)單定時(shí)器電路

效果很好！我們添加了 R4 以將時(shí)間常數(shù)調(diào)整為我們想要的時(shí)間常數(shù)，即大約 5
分鐘。至于R3，它有助于降低Q2的基極電流，其方式與其他晶體管電路相同。

但目前，輸出2的電流輸出仍然很低，無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載或12V 3W LED。它需要大約0.5A或更高的電流。

我們有很多方法可以處理它;通常，我們會(huì)選擇一個(gè)繼電器來(lái)打開和關(guān)閉負(fù)載。這很容易，但必須始終有一點(diǎn)電流流過(guò)繼電器線圈，大約 30mA 或更高。

因此，我們選擇了MOSFET而不是繼電器，因?yàn)樗肼暤?，沒有運(yùn)動(dòng)機(jī)制，并且比晶體管更適合用作開關(guān)。對(duì)于這個(gè)確切的IRF540，它可以承受約33A的電流和約100V的電壓。

在下面的電路中，我們將所有組件放在一起，將其變成一個(gè)完整的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感器光電路。

完整的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感器光電路

LED2 表示負(fù)載正在工作。

C2和C3有助于減少可能導(dǎo)致電路故障的不需要的信號(hào)噪聲。

構(gòu)建此電路

我女兒首先在面包板上測(cè)試了這個(gè)電路，看看它是否工作正常。

看到它工作正常后， 下一步是將其組裝成可焊接的面包板 PCB

我們已經(jīng)使用它幾個(gè)月了，到目前為止它一直運(yùn)行良好。

可焊接試驗(yàn)板PCB的組件布局

可焊接試驗(yàn)板PCB底部

注意：我們應(yīng)該將 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器上的延遲時(shí)間調(diào)整到最小值。

結(jié)論

該電路在節(jié)省電池能量方面有很大幫助，因?yàn)槲覀儾槐卣矶奸_燈。它還有助于延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。