一种用于学生寝室的自动化节能电路设计

张钰等

摘 要：传统的学生寝室供电系统在晚上断电后，电路开关并没有断开，次日来电时电路自动通电，造成没有必要的电能浪费，文章设计了一种用于学生寝室的自动化节能电路，主要通过电路内部构件连接的方式来控制开关，实现在断电之后开关能够自动关闭，以达到自动化节能的目的。

关键词：学生寝室；自动化；节能电路 1 背景

电路在日常生活中是无处不在，目前大部分学校的宿舍照明电路都是简单的照明电路，晚上断电之后宿舍灯泡熄灭，如果忘了关闭开关，第二天来电时灯泡便会自动亮，大部分学校都是早上六点半来电，灯泡亮的时候同学们还没有起床，在起床前的这段时间就会造成电的浪费，每间宿舍每天的电量浪费累计在一起是一笔不小的能量，而且这完全是不必要的浪费。

文章设计了一种用于学生寝室的自动化节能电路，主要通过电路内部构件连接的方式来控制开关，实现在断电之后开关能够自动关闭，以达到自动化节能的目的。

2 电路设计

2.1 整体电路设计

如图1所示：该电路包括分压电阻、变压器、指示灯、二极管、电容器、光电传感器、微电脑控制中心、开关、交流供电系统和外用电器，此处，外用电器代指学生寝室的各种日常用电器。整个电路分为交流供电电路和直流开关控制电路，直流开关控制电路用于控制交流供电电路中的开关。其中，开关、外用电器和交流供电系统构成交流供电电路，为学生寝室提供日常用电；分压电阻、变压器、指示灯、二极管、电容器、光电传感器、微电脑控制中心构成直流开关控制电路。开关安装在交流供电电路的干路上，变压器与外用电器并联，变压器的输出端输出低压直流电，为直流开关控制电路提供稳定的直流电源，电指示灯與二极管并联起来再与电容器串联；由指示灯与二极管并联起来与电容器串联的电路与分压电阻并联；与分压电阻并联起来的电路接在变压器的输出端；紧挨着指示灯安装有光电传感器；光电传感器与微电脑控制中心相连；微电脑控制中心与开关相连。

2.2 工作原理

如图1所示，整个电路分为交流供电电路和直流开关控制电路，直流开关控制电路用于控制交流供电电路中的开关。其中，开关、外用电器和交流供电系统构成交流供电电路，为学生寝室提供日常用电；如图1中虚线方框内所示，分压电阻、变压器、指示灯、二极管、电容器、光电传感器、微电脑控制中心构成直流开关控制电路。开关安装在交流供电电路的干路上，变压器与外用电器并联，变压器的输出端输出低压直流电，为直流开关控制电路提供稳定的直流电源，电指示灯与二极管并联起来再与电容器串联；由指示灯与二极管并联起来与电容器串联的电路与分压电阻并联；与分压电阻并联起来的电路接在变压器的输出端；紧挨着指示灯安装有光电传感器；光电传感器与微电脑控制中心相连；微电脑控制中心与开关相连。

该处设计的开关是一种类似于保险闸的开关，通过信号可以使其断开，断开后只能人为打开；变压器输出直流电后，其左端为负级，右端为正极。

当交流供电系统突然通电时，变压器立即向直流开关控制电路供入低压直流电，电流稳定后，分压电阻两端的电压等于变压器的输出直流电压，同时电容器两端的电势差等于分压电阻两端的电压。并且，由于二极管此时对指示灯起到一个短路作用，指示灯中并无电流。

当交流供电系统突然断电时，变压器停止工作，由于电容器两端存在电势差，电容器会在分压电阻、二极管、指示灯以及电容器组成的回路中瞬间放电，瞬时电流从电容器的右端流出，此时由于二极管的单向通电性，瞬时电流从指示灯流过，使指示灯产生短暂的发光。光电传感器感应到指示灯发光后，将光信号转化成电信号输送到微电脑控制中心，微电脑控制中心接受到电信号之后控制开关使其断开。

由于开关只能人为的进行打开，当交流供电系统再次开始供电时，由于开关处于断开状态，外用电器所在的交流供电电路不会通电。仅当人为打开开关时，外用电器所在的交流供电电路才通电。

3 设计相关说明

由于在实际的宿舍电路中，各个学校的情况不一样，此电路只适合大多数宿舍供电电路，而且只是针对宿舍照明电路，各项构件的具体参数还需要在实际电路操作中检验才能确定。

参考文献

[1]毛骏健.大学物理学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]秦曾煌.电工学简明教程[M].北京：高等教育出版社，2007.