張鈺等

摘 要：傳統(tǒng)的學(xué)生寢室供電系統(tǒng)在晚上斷電后，電路開關(guān)并沒有斷開，次日來電時電路自動通電，造成沒有必要的電能浪費，文章設(shè)計了一種用于學(xué)生寢室的自動化節(jié)能電路，主要通過電路內(nèi)部構(gòu)件連接的方式來控制開關(guān)，實現(xiàn)在斷電之后開關(guān)能夠自動關(guān)閉，以達到自動化節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：學(xué)生寢室；自動化；節(jié)能電路 1 背景

電路在日常生活中是無處不在，目前大部分學(xué)校的宿舍照明電路都是簡單的照明電路，晚上斷電之后宿舍燈泡熄滅，如果忘了關(guān)閉開關(guān)，第二天來電時燈泡便會自動亮，大部分學(xué)校都是早上六點半來電，燈泡亮的時候同學(xué)們還沒有起床，在起床前的這段時間就會造成電的浪費，每間宿舍每天的電量浪費累計在一起是一筆不小的能量，而且這完全是不必要的浪費。

文章設(shè)計了一種用于學(xué)生寢室的自動化節(jié)能電路，主要通過電路內(nèi)部構(gòu)件連接的方式來控制開關(guān)，實現(xiàn)在斷電之后開關(guān)能夠自動關(guān)閉，以達到自動化節(jié)能的目的。

2 電路設(shè)計

2.1 整體電路設(shè)計

如圖1所示：該電路包括分壓電阻、變壓器、指示燈、二極管、電容器、光電傳感器、微電腦控制中心、開關(guān)、交流供電系統(tǒng)和外用電器，此處，外用電器代指學(xué)生寢室的各種日常用電器。整個電路分為交流供電電路和直流開關(guān)控制電路，直流開關(guān)控制電路用于控制交流供電電路中的開關(guān)。其中，開關(guān)、外用電器和交流供電系統(tǒng)構(gòu)成交流供電電路，為學(xué)生寢室提供日常用電；分壓電阻、變壓器、指示燈、二極管、電容器、光電傳感器、微電腦控制中心構(gòu)成直流開關(guān)控制電路。開關(guān)安裝在交流供電電路的干路上，變壓器與外用電器并聯(lián)，變壓器的輸出端輸出低壓直流電，為直流開關(guān)控制電路提供穩(wěn)定的直流電源，電指示燈與二極管并聯(lián)起來再與電容器串聯(lián)；由指示燈與二極管并聯(lián)起來與電容器串聯(lián)的電路與分壓電阻并聯(lián)；與分壓電阻并聯(lián)起來的電路接在變壓器的輸出端；緊挨著指示燈安裝有光電傳感器；光電傳感器與微電腦控制中心相連；微電腦控制中心與開關(guān)相連。

2.2 工作原理

如圖1所示，整個電路分為交流供電電路和直流開關(guān)控制電路，直流開關(guān)控制電路用于控制交流供電電路中的開關(guān)。其中，開關(guān)、外用電器和交流供電系統(tǒng)構(gòu)成交流供電電路，為學(xué)生寢室提供日常用電；如圖1中虛線方框內(nèi)所示，分壓電阻、變壓器、指示燈、二極管、電容器、光電傳感器、微電腦控制中心構(gòu)成直流開關(guān)控制電路。開關(guān)安裝在交流供電電路的干路上，變壓器與外用電器并聯(lián)，變壓器的輸出端輸出低壓直流電，為直流開關(guān)控制電路提供穩(wěn)定的直流電源，電指示燈與二極管并聯(lián)起來再與電容器串聯(lián)；由指示燈與二極管并聯(lián)起來與電容器串聯(lián)的電路與分壓電阻并聯(lián)；與分壓電阻并聯(lián)起來的電路接在變壓器的輸出端；緊挨著指示燈安裝有光電傳感器；光電傳感器與微電腦控制中心相連；微電腦控制中心與開關(guān)相連。

該處設(shè)計的開關(guān)是一種類似于保險閘的開關(guān)，通過信號可以使其斷開，斷開后只能人為打開；變壓器輸出直流電后，其左端為負級，右端為正極。

當交流供電系統(tǒng)突然通電時，變壓器立即向直流開關(guān)控制電路供入低壓直流電，電流穩(wěn)定后，分壓電阻兩端的電壓等于變壓器的輸出直流電壓，同時電容器兩端的電勢差等于分壓電阻兩端的電壓。并且，由于二極管此時對指示燈起到一個短路作用，指示燈中并無電流。

當交流供電系統(tǒng)突然斷電時，變壓器停止工作，由于電容器兩端存在電勢差，電容器會在分壓電阻、二極管、指示燈以及電容器組成的回路中瞬間放電，瞬時電流從電容器的右端流出，此時由于二極管的單向通電性，瞬時電流從指示燈流過，使指示燈產(chǎn)生短暫的發(fā)光。光電傳感器感應(yīng)到指示燈發(fā)光后，將光信號轉(zhuǎn)化成電信號輸送到微電腦控制中心，微電腦控制中心接受到電信號之后控制開關(guān)使其斷開。

由于開關(guān)只能人為的進行打開，當交流供電系統(tǒng)再次開始供電時，由于開關(guān)處于斷開狀態(tài)，外用電器所在的交流供電電路不會通電。僅當人為打開開關(guān)時，外用電器所在的交流供電電路才通電。

3 設(shè)計相關(guān)說明

由于在實際的宿舍電路中，各個學(xué)校的情況不一樣，此電路只適合大多數(shù)宿舍供電電路，而且只是針對宿舍照明電路，各項構(gòu)件的具體參數(shù)還需要在實際電路操作中檢驗才能確定。

參考文獻

[1]毛駿健.大學(xué)物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]秦曾煌.電工學(xué)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2007.