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一种用于学生寝室的自动化节能电路设计

2014-02-10张钰等

科技创新与应用 2014年5期
关键词:控制电路指示灯二极管

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.

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