一、采用CD4013觸發器的按鈕控制式延時照明燈電路

　　本例介紹一款以CD4013觸發器為主要元件制作的按鈕控制式延時照明燈，它能在按動控制按鈕后將照明燈點亮，再次按動控制按鈕時，照明燈將在延時照明半分鐘左右關閉。

　　該按鈕控制式延時照明燈電路由電源電路、輸入控制電路、單穩態觸發器電路、延時控制電路和控制執行電路組成，如圖16-6所示。

　　圖  采用CD4013觸發器的按鈕控制式延時照明燈電路

　　電路中，電源電路由降壓電容C1、電阻R1、穩壓二極管VS、整流二極管VD和濾波電容C2組成；輸入控制電路由控制按鈕S、電阻R2～R4、電容C4和晶體管V1組成；單穩態觸發器電路由雙D觸發器集成電路IC內部的一個D觸發器A1和電阻R5、R8、電容C3、發光二極管VL組成；延時控制電路由IC內部的另一個D觸發器A2、晶體管V2、延時電容C5和電阻R6、R7組成；控制執行電路由晶體管V3、電阻R9、R10和晶閘管VT組成。交流220 V電壓經C1降壓、VS穩壓、VD整流及C2濾波后，產生+6V電壓供給IC和V1～V3。

　　在未按動S時，V1～V3和VT均截止，照明燈EL不亮，發光二極管VL發光。

　　當按動S時，V1導通，其集電極由高電平變為低電平，使D觸發器A1翻轉，V2導通，C5放電，同時D觸發器A2清零復位，輸出低電平，使V3導通，V3集電極輸出的高電平又使VT受觸發而導通，照明燈EL點亮。V1導通的同時，VL熄滅。

　　再次按動S時，V1導通使A1內電路翻轉，VL點亮，V2截止，+6V電壓經R7對C5充電，當C5充滿電（約半分鐘左右）時，A2內電路翻轉，使V3和VT截止，照明燈EL熄滅。

　　R5和C3組成開機復位電路，在每次通電時為A1提供一個復位脈沖，使A1清零復位，輸出低電平，照明燈處于關閉自鎖狀態，可防止因停電后再來電時照明燈長亮而耗費電能的現象出現。

　　改變R7的電阻值或C5的電容量，可改變關燈的延時時間。

　　S選用內置發光二極管的動合型輕觸按鈕。

　　二、采用CD4013觸發器的照明燈雙控開關電路

　　本例中，艾特貿易網介紹一款以CD4013數字電路為主要元件制作的照明燈雙控開關，既能使照明燈快速點亮或熄滅，又能讓照明燈（在點亮一段時間后自動熄滅）延時關閉。

　　該照明燈雙控開關電路由雙D觸發器集成電路IC （A1、A2）、控制按鈕S1、S2、發光二極管VL1、VL2、晶體管V、繼電器K、電阻R1～R4、電容C和二極管VD組成，如圖所示。

　　圖  采用CD4013觸發器的照明燈雙控開關電路

　　接通+6 V直流電源后，觸發器A1和A2因無時鐘信號（觸發脈沖）輸入而輸出低電平，VL1和VL2均不發光，V處于截止狀態，K不能吸合，其常開觸頭處于斷開狀態，照明燈EL不亮。

　　當按動S1后，IC的11腳（CP2端）輸入高電平觸發脈沖，A2翻轉，其13腳（Q2端）輸出高電平、使VL2發光，V飽和導通，K吸合，其常開觸頭將EL的工作電源接通，照明燈EL點亮。此時因IC的9腳和12腳均為低電平，即使再按動S2，也不能使A2觸發翻轉。若想關閉照明燈EL，則應再次按動S1，使IC的13腳變為低電平，V截止，K釋放，照明燈EL熄滅。

　　若在接通+6V電源后先按動了S2，則IC的1腳（Q1端）輸出高電平，使VL1發光，V導通，K吸合，照明燈EL點亮。與此同時，IC第1腳輸出的高電平經R3對C1充電，當C1兩端電壓充至一定值時，A1翻轉，使IC的1腳由高電平變為低電平，VL1熄滅，V截止，K釋放，照明燈EL熄滅，從而達到了延時關燈的目的。

　　三、用CD4013制作的觸摸式延時關燈電路的工作原理

　　線路板圖：

　　觸摸式延時開關電路虛線右面是普通照明線路，左部是電子開關部分。VD1～VD4、VS組成開關的主回路，IC組成開關控制回路。平時，VS處于關斷狀態，燈不亮。VD1～VD4輸出220V脈動直流電經R5限流，VD5穩壓，C2濾波輸出約12V左右的直流電供IC使用。此時LED發光，指示開關位置，便于夜間尋找開關。

　　IC為雙D觸發器，只用其中一個D觸發器將其接成單穩態電路，穩態時1腳輸出低電平，VS關斷。當人手觸摸一下電極M時，人體泄漏電流經R1、R2分壓，其正半周使單穩態電路翻轉，1腳輸出高電平，經R4加到VS的門極，使VS開通，電燈點亮。這時1腳輸出高電平經R3向電容C1充電，使4腳電平逐漸升高直至暫態結束，電路翻回穩態，1腳突變為低電平，VS失去觸發電壓，交流電過零時即關斷，電燈熄滅。

　　元器件選擇

　　IC采用CMOS數字集成電路CD4013，它為雙D觸發器，本電路里只使用它的一半，另一個D觸發器懸空。VS用2N6565、MCR100-8等小型塑封單向晶閘管，可控制100W以下任何照明電路。VD1～VD4為1N4004～1N4007型整流二極管。LED可用普通紅色發光二極管，電阻均為RTX型1/8W碳膜電阻器。C1、C2用CD11-16V型電解電容器，C3為瓷片電容器。

　　制作與使用

　　印刷電路參考下圖，觸摸片采用馬口鐵制作，并焊接一只2MΩ1/8W電阻，再引線到電路。開關的延時時間主要由R3、C1數值決定，圖示數據約1分鐘左右。若增大或縮短延時時間，可以增大或減小R3及C1數值。

　　四、新型聲控燈的設計與制作

　　1、控燈電路組成

　　1.1聲音信號傳感器電路

　　由電阻R1、駐極體話筒BM組成。經 實驗，電阻 R1取 值 4.7~24kΩ 均 能 正 常 工 作 。 當 然 ， 當 UBM=UR1時，此時的R1值最為恰當，其動態電壓 范圍最大。駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲 性能好、價格低廉等優點，當其接成漏極輸出時， 其增益較高。故駐極體話筒BM的靈敏度很高。

　　1.2聲音信號放大電路

　　三極管Q1、電阻R2、R3組成基本放大 電路。 R2為基極偏置電阻，R3為集電極電阻，當R2》β Q1*R3時，三極管Q1處于放大狀態。C1為音頻信號 耦合電容。

　　1.3 脈沖形成電路

　　由三極管Q2、二極管D5、電容C6、C7，電阻 R11 等組成開關電路。當三極管Q1集電極輸出的音 頻信號為負半周時，通過三極管Q2的發射極向C7充 電，三極管Q2導通，在R11上形成正向脈沖電壓； 當音頻信號為正半周時，電容C7上的正電荷通過D5 快速釋放。二極管D5為積存在Q2基極上的正電荷提供通路，不能省略。C6能去除R11上的雜波信號， 為取得 較為有用純凈的脈沖信號立下了汗馬功勞。

　　1.4 脈沖整形電路

　　由CD4013集成電路D觸發器U1A單元、二極管 D2、電阻R4及電容C2組成單穩電路，其作用是將 不規則的脈沖信號整形為寬 度一致的脈沖，其脈沖 寬度由R4、C2的時間常數決定。

　　1.5雙穩態電路

　　由CD4013集成電路D觸發器U1B單元、電阻R8 及 電容C4等組成。R8、C4組成延時電路，使觸發 器翻轉延時，避免在 0.8s（t=0.7R8*C4）內多個音頻 脈沖造成觸發器多次翻轉，而造成輸出狀態控制不 準。其輸出的高、低電平通過電阻R9控制可控硅的 通、斷，即可實現白熾 燈的亮暗控制。

　　1.6 延時開啟電路

　　由三極管Q3、二極管D1、電容C3、電阻R5、 R6 等組成。當CD4013的第②引腳為高電平時，通過 二極管D1向C3迅速充電，使三極管Q3飽和導通， 電路處于封鎖狀態，音頻脈沖控制無效；當CD4013 的第②引腳為低電平時，電容C3上的電荷通過電阻 R5、R6緩慢放電，放電結束后，三極管Q3截止。 此時，電路才處于延時開啟狀態，音頻脈沖才能正 ?？刂齐p穩態電路翻轉。選擇R6、C3的值，可確定 第一、第二次掌聲的有效時間間隔。其時間常數大， 有效時間間隔就長些，也就是說拍手的節拍要慢些 才能控制燈狀態的變化；如果時間常數較小，有效 時間間隔就短些，也就是說拍手的速度快些也可控制 燈狀態的變化。按圖3中所示，其有效延時時間間 隔約為0.29s（根據C3的放電電壓曲線uC=E*e-t/τ， 其中時間常數τ=R6*C3。取uC3=0.7V、E=11.3V， 得t=2.78τ=0.29s，詳見圖4中UC3波形）。注意： R6、C3的時間常數要遠遠小于R4、C2的時間常數 才行。

　　1.7簡易電源電路

　　市電經整流堆D3橋式整流電路整流，形成 100Hz 的脈動直流電。經R10限流降壓，電容C5濾波，穩 壓管DW5穩壓，就形成簡易12V穩壓電源了。由于 控制電路的工作電流很小，故電阻R10可取大些， 取值范圍為100~150kΩ均可正常工作，其功率取值 為1W。

　　2、聲控燈工作原理

　　2.1 聲控開燈過程

　　加上市電后，三極管Q1處于放大狀態，三極管 Q2處于截止狀態，CD4013的①腳、○13腳輸出低 電平，可控硅D4處于關斷狀態，燈不亮。②腳輸出高電平，三極管Q3處于飽和狀態，○12腳輸出高電平 信號，通過延時電阻器R8，延時電容器C4加到數據 端D2上，故⑨腳為高電平。當出現第一次掌聲時， 三極管Q2飽和導通，在R11上形成第一個正向脈沖 電壓，此信號經D觸發器U1A單元組成的單穩電路 整形，①腳輸出高電平脈沖，其脈沖寬度為0.8s （tW=0.7R4*C2≈0.8s），詳見圖4中U1的波形圖。C3 經R6放電，三極管Q3延時截止（詳見圖4中UC3的波 形圖），為第二個音頻脈沖控制雙穩態電路做準備。 由于第一個正向脈沖電壓出現時，三極管Q3還處于 飽和狀態，故此信號被封鎖，不能控制由D觸發器 U2B單元組成的雙穩態電路。在出現第一次掌聲后 的大于0.29s小于0.8s時間內，當出現第二次掌聲時， 三極管Q2再次飽和導通，在R11上形成第二個正向 脈沖電壓，此脈沖對單穩電路無效，卻能控制雙穩 態電路的狀態翻轉，因為此時三極管Q3已截止。因 此，當連續出現兩個脈沖時，雙穩態電路的狀態才 翻轉一次，○13腳由低電平變為高電平，可控硅D4 獲得觸發電壓而導通，燈由暗變為亮，實現了聲控 開燈的目的。

　　2.2 聲控關燈過程

　　當燈亮時，三極管Q1處于放大狀態，三極管Q2處于截止狀態，CD4013的①腳輸出低電平、O13腳輸出高電平，可控硅D4處于導通狀態，②腳輸出高電平，三極管Q3處于飽和狀態；O12腳輸出低電平信號，通過延時電阻器R8，延時電容器C4加到數據端D2土，故⑨腳為低電平。同理，只有當連續出現兩個脈沖時，雙穩態電路的狀態才翻轉一次，O13腳輸出低電平，可控硅D4失去觸發電壓，脈動直流電過零時即關斷，燈由亮變為暗，實現了聲控關燈的目的。當無聲控信號時，電路又進入等待狀態。只有再次出現連續的兩次掌聲時，電路才會重新動作，重復聲控開燈的過程。綜上所述，本電路不會因為人的說話聲或者其他普通聲源干擾而受到影響！其抗干擾能力比常見聲控開關要強：二次拍手亮，二次拍手暗。而且要求二次拍手的時間間隔大于0．3s小于0．8s，滿足條件的拍掌聲有效，否則無效。這樣的控制才是“智能化”的控制，才是生活中需要的控制。