一種用于學生寢室的自動化節能電路設計

張鈺等

摘 要：傳統的學生寢室供電系統在晚上斷電后，電路開關并沒有斷開，次日來電時電路自動通電，造成沒有必要的電能浪費，文章設計了一種用于學生寢室的自動化節能電路，主要通過電路內部構件連接的方式來控制開關，實現在斷電之后開關能夠自動關閉，以達到自動化節能的目的。

關鍵詞：學生寢室；自動化；節能電路 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，如果忘了關閉開關，第二天來電時燈泡便會自動亮，大部分學校都是早上六點半來電，燈泡亮的時候同學們還沒有起床，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。

文章設計了一種用于學生寢室的自動化節能電路，主要通過電路內部構件連接的方式來控制開關，實現在斷電之后開關能夠自動關閉，以達到自動化節能的目的。

2 電路設計

2.1 整體電路設計

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、交流供電系統和外用電器，此處，外用電器代指學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控制電路，直流開關控制電路用于控制交流供電電路中的開關。其中，開關、外用電器和交流供電系統構成交流供電電路，為學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、微電腦控制中心構成直流開關控制電路。開關安裝在交流供電電路的干路上，變壓器與外用電器并聯，變壓器的輸出端輸出低壓直流電，為直流開關控制電路提供穩定的直流電源，電指示燈與二極管并聯起來再與電容器串聯；由指示燈與二極管并聯起來與電容器串聯的電路與分壓電阻并聯；與分壓電阻并聯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控制電路，直流開關控制電路用于控制交流供電電路中的開關。其中，開關、外用電器和交流供電系統構成交流供電電路，為學生寢室提供日常用電；如圖1中虛線方框內所示，分壓電阻、變壓器、指示燈、二極管、電容器、光電傳感器、微電腦控制中心構成直流開關控制電路。開關安裝在交流供電電路的干路上，變壓器與外用電器并聯，變壓器的輸出端輸出低壓直流電，為直流開關控制電路提供穩定的直流電源，電指示燈與二極管并聯起來再與電容器串聯；由指示燈與二極管并聯起來與電容器串聯的電路與分壓電阻并聯；與分壓電阻并聯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相連。

該處設計的開關是一種類似于保險閘的開關，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。

當交流供電系統突然通電時，變壓器立即向直流開關控制電路供入低壓直流電，電流穩定后，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，使指示燈產生短暫的發光。光電傳感器感應到指示燈發光后，將光信號轉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使其斷開。

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

3 設計相關說明

由于在實際的宿舍電路中，各個學校的情況不一樣，此電路只適合大多數宿舍供電電路，而且只是針對宿舍照明電路，各項構件的具體參數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.大學物理學[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]秦曾煌.電工學簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2007.