遥控节能插座的工作原理及设计

目前，越来越多的家电都具有待机功能，在给人们带来方便韵同时也造成了能源的浪费。虽然在不使用这些电器时可以拔下电源插头，但很多人嫌麻烦。本文介绍一种采用通用元器件设计的成本低廉的微功耗遥控节电插座，简单易制，工作稳定，可在80m2以下的房间内任何方位遥控接通或关断彩电等电器的总电源。在被控电器断电后，该遥控节电插座电路自身所消耗的总电流仅为100μA。本装置的最大特点是遥控信号发射器是一个体积小巧的橡胶气囊（电子市场有售）不需电能，捏一下气囊即可发出亚超声遥控信号，结实耐用，携带方便。此外，该遥控节电插座也非常适合行动不便的老年人或残疾人用来遥控室内的电灯、电风扇等电器。

工作原理该遥控节电插座由微功耗稳压电路、微功耗亚超声遥控信号接收电路及控制电路组成，其电路原理如图所示。

图中，VD2、VT4及R7、C6组成微功耗稳压电路。通电后，220V市电经VD2半波整流，R7降压限流，C6滤波及VT4发射结稳压后（采取适当的限流措施后可工作于反向击穿状态，经试验，可长期稳定工作），产生约7.2V的稳定直流电压供遥控信号接收电路使用。VT4在此作微功耗稳压管使用，同普通硅稳压二极管相比，用硅三极管发射结构成的稳压管工作时自身只需消耗几十微安以下的电流便可具有良好的稳压作用（普通硅稳压二极管在如此小的电流下工作，其稳压性能将变得很差，甚至失去稳压作用）。经实测，90B型硅三极管发射结的稳定电压在7.2V左右（与β值有关），其工作电流（即流过发射结的反向电流）即使降至几微安，稳定电压仍基本不变。由于采用此微功耗稳压电路供电，在等待状态下，该遥控节电插座整个电路的总功耗仅有22mW。

BE为压电陶瓷片，在此作声一电换能器使用VT1，VT2及L、C2等组成微功耗高增益选频放大器，其工作电流在35μA左右，选频频率由L和C2决定，这里定在16kHz附近，同气囊发出的亚超声的频率很接近。IC为CMOS双D触发器，其内部一个触发器接成双稳态电路，用以控制VMOS管VT5的导通与截止；另一个接成单稳态电路，以对双稳态电路的触发脉冲进行整形，使其能可靠翻转。

C7、C8及VD3～VD8等组成一个工作受VT5控制的电容降压式整流稳压电路。工作时，产生24V的稳定电压为继电器K供电。平时因VT5截止，该稳压电路不工作，K失电，其常开触点断开，插座X2无电，所以被控电器不互作。

捏一下气囊，BE便会接收到亚超声遥控信号，并将其转换成电信号送至VT1基极。此信号经VT1、VT2放大及L、C2选频后通过C3加至VT3基极，使平时处于截止状态的VT3瞬间导通，其集电极输出的脉冲经IC内部单稳态电路整形后，变成一个边沿陡直的触发脉冲加至双稳态电路的CP2端（即IC的3脚），使其翻转，Q2端变为高电平，VT5导通，220V交流电经C7降压，VD3～VD6整流，C8滤波，稳压二极管VD7及发光二极管VD8（在此既作2V稳压管又作指示灯使用）稳压后，产生24V的稳定直流电压使K通电吸合，其常开触点闭合，被控电器得电工作，此时VD8亦点亮。

若再捏气囊，IC内部双稳态电路的Q2端便又重新变为低电平，VT5截止，可控稳压电路停止工作，VD8熄灭，K失电，触点K断开，被控电器断电停止工作。此时，该遥控节电插座处于微功耗等待状态，整机电路所消耗的总交流电流实测在100μA左右。

元器件的选择IC选用CMOS双D触发器MC14013，亦可用CD4013和TC4013。

三极管VT1、VT2用9014，要求VT1的β值在120左右，VT2的β值在350左右，VT3用9015，要求β≥250，Iceo《0.1μA；VT4用9013，β值在120左右；VT5用IRF840型VMOS场效应管。VD7用稳压值为22V的IN4748A型硅稳压二极管，VD8用φ3mm的圆形绿色发光二极管。L用直流电阻小于25Ω的色码电感。C2、C7皆用涤纶电容，C7的耐压值应不低于630V。

电阻皆用1／4W的金属膜电阻。BC宜用亚超声遥控开关里用的那种压电陶瓷片，若买不到，亦可从废旧亚超声遥控开关内拆得。K选用工作电压为24V的JZC-23F型继电器，其触点容量为5A／220V（AC）。气囊可在电子市场购得。插头、插座可自制，亦可从一些旧声控开关内拆得。其余元器件无特殊要求，可按图标数值选用。下图为该遥控节电插座的印制板图。

制作、调试及使用为制作方便，全部元器件可装在一个旧声控开关的外壳内。插座要焊在印制板上，插头焊在印制板的背面。

该遥控节电插座只要按图示数值选用元器件，且焊接无误，一般不需调试即可正常工作。其遥控距离可达10m以上，若达不到此数值，可仔细调整气囊顶部小塑料塞（见图1）插入气囊的深浅度，使其发出的亚超声的频率与电路的选频频率一致。若电路的抗干扰能力不够强，可减小电容C4的容量，或在C4正极与VT2发射极之间串联一只3kΩ以下的电阻（其具体阻值可由试验确定）。

使用时，只要将该遥控节电插座的插头插入220V电源插座，被控电器（如彩电）的电源插头插入该遥控插座，捏一下气囊，被控电器即得电工作，此时指示灯VD8亦点亮。若再捏气囊，VD8熄灭，被控电器总电源被切断而停止工作，此时该遥控节电插座处于微功耗等待状态。该遥控插座在89平方米以下的房间内使用，任何方向皆可控制。若多备几个气囊，还可供多人使用。

由于该遥控节电插座直接与220V交流电相接，在制作、调试时应注意安全。