遙控門鈴的節(jié)能化設(shè)計(jì)與改進(jìn)

朱藝靈

我家新買了個(gè)遙控音樂門鈴，開關(guān)粘貼在大門口，沒有電線連接，門鈴可隨意擺放，使用非常方便。從此再也不用擔(dān)心敲門無人應(yīng)了，我們?nèi)叶挤浅Ｏ矚g它。

但是，兩個(gè)月不到門鈴就罷工了，原來是電池沒電了。我們平常使用門鈴的次數(shù)并不多，為什么電池很快就用完了呢？

一、探究門鈴耗電原因

1.結(jié)構(gòu)與原理

遙控門鈴分為安裝固定在門口的“遙控開關(guān)”和安放在室內(nèi)可自由移動(dòng)的“接收門鈴”兩部分。

“遙控開關(guān)”由電源（采用一節(jié)A23型12V電池供電）、壓觸式開關(guān)和信號(hào)發(fā)射器組成。按壓開關(guān)時(shí)接通電路，信號(hào)發(fā)射器工作，產(chǎn)生一組無線脈沖信號(hào)。“接收門鈴”由電源（采用兩節(jié)5號(hào)1.5V電池供電）、信號(hào)接收器和門鈴（含音樂和燈光）組成。安裝電池后，接收門鈴即處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)信號(hào)接收器接收到來自遙控開關(guān)的無線脈沖信號(hào)時(shí)，即啟動(dòng)門鈴部分的電路，發(fā)出悅耳的音樂并伴隨閃爍的燈光。

“遙控開關(guān)”部分只有在按壓時(shí)才工作，消耗的電能非常有限。而“接收門鈴”部分則由于信號(hào)接收器要隨時(shí)準(zhǔn)備接收來自遙控開關(guān)的脈沖指令，須長(zhǎng)時(shí)間保持通電待機(jī)狀態(tài)，要消耗一定的電能。

2.耗電情況的測(cè)量

我將萬用電表調(diào)到“A”檔，分別使用“0-1mA”和“0-100mA”量程，將萬用電表串聯(lián)到電路中測(cè)量，測(cè)得待機(jī)時(shí)的電流為0.45mA，啟動(dòng)門鈴正常工作時(shí)的電流為50mA（注：隨著音樂強(qiáng)弱的不同，電流有少許變化，取平均值），每次音樂和燈光的持續(xù)時(shí)間平均為10s。

可見，待機(jī)時(shí)的電流雖然只是正常工作時(shí)的1%，但由于不間斷且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，需要消耗很大一部分電能——如果以每天使用門鈴5次、全天24小時(shí)待機(jī)計(jì)算，門鈴用于待機(jī)所消耗的電能是工作所消耗電能的15倍。長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)是電池很快耗盡的主要原因。

資料顯示，有的門鈴不用電池供電，而是直接插到插座上，利用變壓器供電。但這并不能解決待機(jī)耗電的問題，反而由于變壓器長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，還存在發(fā)熱起火的危險(xiǎn)。

因此，減少不必要的待機(jī)時(shí)間是避免電能過度損耗、電池過早報(bào)廢的主要原因。

二、節(jié)能改進(jìn)的思路

門鈴的作用在于提醒戶主有客來訪，以便及時(shí)開門迎客。當(dāng)無人在家時(shí)，門鈴則可有可無。隨著社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代人際交往中人們已經(jīng)養(yǎng)成來訪預(yù)約的習(xí)慣。所以，門鈴使用一般都有特定的時(shí)間。

因此，只要在接收門鈴部分加裝一個(gè)開關(guān)，就可有效控制待機(jī)時(shí)間，從而減少不必要的電能損耗，提高電池使用壽命。

思路1：在接收門鈴部分裝一個(gè)開關(guān)

直接加裝一個(gè)開關(guān)，有人在家需要使用時(shí)，閉合開關(guān)，接通電源，接收器處于待機(jī)狀態(tài)；無人在家時(shí)，則斷開開關(guān)，切斷電源，接收器不工作，不再耗電。按這種思路改進(jìn)，雖然可有效控制接收門鈴的待機(jī)時(shí)間，但開合開關(guān)是一項(xiàng)額外的操作，難以堅(jiān)持。

生活中，我觀察到正常工作的臺(tái)式風(fēng)扇在翻倒時(shí)能自動(dòng)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。它是怎么做到的？原來里面串聯(lián)了一個(gè)特別的開關(guān)（圖1）：當(dāng)風(fēng)扇正立時(shí)，金屬球剛好將兩個(gè)觸點(diǎn)連接，電路接通；當(dāng)風(fēng)扇翻倒時(shí)，金屬球由于重力作用滾離兩個(gè)觸點(diǎn)，電路自動(dòng)斷開。

我曾設(shè)想在“接收門鈴”中也安裝一個(gè)類似的裝置，只需簡(jiǎn)單的放正和放倒操作，就能控制電路的連接狀態(tài)。但這種開關(guān)制作和安裝太麻煩，只好放棄。

如果工廠能根據(jù)以上原理，生產(chǎn)時(shí)直接在塑料外殼上設(shè)計(jì)制作一個(gè)成形的開關(guān)，只需增加一個(gè)小金屬球和兩小塊金屬片的成本，就能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這倒是一個(gè)頗有創(chuàng)意、非常不錯(cuò)的好點(diǎn)子。

思路2：與日常生活習(xí)慣相結(jié)合的改進(jìn)

大家都有出門帶鑰匙、回家放鑰匙的習(xí)慣，這與接收門鈴是否需要待機(jī)恰好同步。能否將這一系列動(dòng)作與接收門鈴的電路通斷結(jié)合呢？

如果在木板上橫向并排釘上兩顆小鐵釘，兩釘間距1cm左右，將接收門鈴中連接電源正極的導(dǎo)線剪斷，兩端斷頭分別接在兩個(gè)釘子上。進(jìn)門時(shí)，順手將鑰匙掛在兩個(gè)釘子上，就可利用金屬鑰匙圈自動(dòng)接通電源，門鈴處于待機(jī)狀態(tài)；出門拿走鑰匙時(shí)，則自動(dòng)斷開電源，達(dá)到省電目的。

這是一種非常方便的設(shè)計(jì)思路，家里有木板和工具，或者不在乎往墻上釘釘子的朋友不妨一試。

正巧我家有一個(gè)兒時(shí)拼制的小木屋，能不能將接收門鈴裝在這個(gè)小木屋呢？

我將門鈴的各個(gè)部分拆下來，分別裝進(jìn)木屋的內(nèi)部，如圖2、圖3。電路板固定在內(nèi)墻上，電池盒直接放在房間內(nèi)，窗口裝上小喇叭，彩燈裝在陽臺(tái)的柵欄里。

欄桿和陽臺(tái)上各裝一根銅線，將與電源正極相連的導(dǎo)線剪斷，兩端線頭分別接在兩根銅線上。只要將金屬鑰匙放在陽臺(tái)上觸碰到兩根銅線，電源接通，門鈴處于待機(jī)狀態(tài)；拿走鑰匙，門鈴斷電。

三、效益分析

改進(jìn)后的接收門鈴具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.節(jié)能

根據(jù)上述改進(jìn)過程中所測(cè)量的數(shù)據(jù)，假設(shè)每天平均使用門鈴5次，改進(jìn)后的待機(jī)時(shí)間為每天下班后到睡覺前共5小時(shí)，改進(jìn)后的門鈴可省電70%。實(shí)際使用中，如果能做到有預(yù)約時(shí)才開啟，省電效率會(huì)更高。因此，以上改進(jìn)可有效節(jié)約能源，減少因產(chǎn)生過多的廢棄電池而帶來的環(huán)境污染。

2.美觀

將門鈴安裝在小木屋中，改變了原產(chǎn)品古板生硬的外觀。如果將改進(jìn)后的門鈴與盆栽植物放在一起，則互相映襯，實(shí)用又美觀。有客來訪時(shí)，伴隨著美妙的音樂，小木屋中燈光閃爍，增添了生活情趣。

3.方便

改裝后的門鈴耗電量大大降低，省去了頻繁更換電池所帶來的煩惱。同時(shí)，由于將接收門鈴的電源通斷與人們出門時(shí)帶上鑰匙、回家后放下鑰匙的生活習(xí)慣有機(jī)地結(jié)合，使用非常方便！（指導(dǎo)老師：朱少祥）endprint