這是一個簡單的自動運動傳感器光電路。當我們長時間使用電池供電照明時，即使使用消耗很少功率的LED燈泡，也會消耗電池的大部分電量。那么，有沒有辦法盡可能多地節(jié)省電力呢？

在一些安裝了LED燈的地方，沒有必要整夜開燈。例如在浴室前、走廊或其他地方。在這些地方，我們可以安裝一個開關(guān)來在需要時打開或關(guān)閉它們。

但是，如果，比如說，當人們走過時，燈會自己打開，保持大約 5 分鐘，然后自己關(guān)閉，會更好嗎？

如果該人在這 5 分鐘內(nèi)（例如，在第三分鐘內(nèi)）向后走，系統(tǒng)將啟動另一個 5 分鐘計時器。因此，LED 保持亮起的總時間為 3+5 = 8
分鐘。

或者讓你更清楚。

我通常會將 12V 3W LED 打開一整晚，或大約 10 小時。該 LED 需要每小時 3W/12V = 0.25A
的電流。使用2小時總共5.10A，因此我們至少需要使用2.5Ah電池。

但是，如果我們每晚只使用燈光一小時，我們需要的電流將是正常需要的10.0A的25%（2.5A），剩下90%的剩余能量。

當我們使用這個電路時，我們每晚只需要使用不到一個小時的燈。它將幫助我們節(jié)省大量能源。

工作原理

該電路類似于運動檢測器報警電路。我們只是將主要組件 12V 警報器換成 12V LED 燈泡，其框圖如下所示。

該自動運動傳感器光電路的框圖

每個塊可分為：

12V電池作為電源。

與以前相同的 PIR 運動傳感器。

相同的放大器電路。

新的延遲計時器，因為 PIR 運動傳感器的時間延遲不能超過 200 秒。因此，我們需要添加一個額外的電路，將延時增加到 5 分鐘或 300 秒

更好的開關(guān)控制器：我們選擇MOSFET而不是繼電器，因為它具有更好的電流效率。

新的延遲定時器電路

我們已經(jīng)習慣的定時器電路的原理是用電容器將電壓保持在負載或輸出端，然后逐漸連續(xù)釋放電壓，直到耗盡。

讓我們從我們已經(jīng)知道的東西開始：放大器電路。

簡單的共發(fā)射極NPN晶體管放大電路

下面的框圖顯示了我們可以制作計時器的兩種方式;我們可以利用它們作為定時器電路設(shè)計的想法。

不同定時器概念的比較

在這種情況下，晶體管將充當開關(guān)。左圖（A）顯示了并聯(lián)到負載的電容器，這使得電壓無法像定時器電路那樣消失。

因此，我們應(yīng)該做的是將開關(guān)和電容器的位置更改為右圖（B）所示的位置。當開關(guān)接通時，電流將充電到電容器中，當開關(guān)關(guān)閉時，電容器內(nèi)的電流將放電，這是定時器電路的原理。

但由于這是一個常見的發(fā)射極晶體管放大器電路，NPN晶體管作為開關(guān)的位置與正確的圖像不匹配（B）。

我們也不想改變放大器電路。因此，我們需要將其布局更改為以下電路中顯示的布局。

通過添加PNP晶體管開關(guān)的定時器概念

附加電路是共發(fā)射極放大器電路，它使用PNP晶體管代替。

只有當Q1導通或C-E成為閉合電路時，它才會傳導電流。在PNP晶體管的基極，從而接收正向偏置，使其傳導電流。

因此，讓來自12V電池的高電流流過其E至C，并通過二極管為電容器充電。此外，輸出 2 的電壓電平將增加近
12V，即使在輸入信號已經(jīng)消失后，它也可以保持該電壓電平約 5 分鐘左右。

我們將二極管放在那里，以保護電容器的電壓不回流到PNP晶體管中。

通過信號圖學習

我們希望您徹底理解它。因此，請參閱下面的信號圖，比較 P 點、輸出 1、D 點和輸出 2。

比較 P 點、輸出 1、D 點和輸出 2

當我們走過PIR傳感器時，P點處會有一個3.3V脈沖信號。然后，大約 1 秒后，該信號的狀態(tài)將從高變?yōu)榈汀?/p>

然后，輸出 1 將以與 P 點相同的時間跨度發(fā)出其第一個脈沖信號，大約 1 秒。但電壓較高，約為
11V。當這個信號開始下降時，D點也會以同樣的方式出現(xiàn)脈沖信號。

D點處的電流將流過二極管為電容器充電，導致輸出2也具有相同的11V電壓電平。

1 秒后，D 點的脈沖信號狀態(tài)將從高電平變?yōu)榈碗娖剑谳敵?2 時，電壓電平將在接下來的 11 秒或 300 分鐘左右保持在
5V。然后像往常一樣返回低電平，因為電容器放電。

然后，當我們再次走過 PIR 傳感器時，它將再次發(fā)出相同的信號。在輸出 1 處，將有第二個脈沖信號持續(xù) 1
秒。在D點，將有一個脈沖信號，該信號具有足夠的電壓，可以再次為電容器充電。輸出 2 的電壓電平將像以前一樣保持在 11V，即使我們已經(jīng)通過。

但是，如果我們在第三分鐘再次走過 PIR
傳感器，則過程應(yīng)該與以前相同。當?shù)谌齻€脈沖信號在輸出1和脈沖信號再次在D點時，將有一個電流給電容器充電并再次放電，使輸出2的總時間為8分鐘。

以這些想法為基礎(chǔ)，讓我們嘗試用它們創(chuàng)建一個簡單的定時器電路。

帶有 PIR 運動傳感器的簡單定時器電路

效果很好！我們添加了 R4 以將時間常數(shù)調(diào)整為我們想要的時間常數(shù)，即大約 5
分鐘。至于R3，它有助于降低Q2的基極電流，其方式與其他晶體管電路相同。

但目前，輸出2的電流輸出仍然很低，無法驅(qū)動負載或12V 3W LED。它需要大約0.5A或更高的電流。

我們有很多方法可以處理它;通常，我們會選擇一個繼電器來打開和關(guān)閉負載。這很容易，但必須始終有一點電流流過繼電器線圈，大約 30mA 或更高。

因此，我們選擇了MOSFET而不是繼電器，因為它噪聲低，沒有運動機制，并且比晶體管更適合用作開關(guān)。對于這個確切的IRF540，它可以承受約33A的電流和約100V的電壓。

在下面的電路中，我們將所有組件放在一起，將其變成一個完整的自動運動傳感器光電路。

完整的自動運動傳感器光電路

LED2 表示負載正在工作。

C2和C3有助于減少可能導致電路故障的不需要的信號噪聲。

構(gòu)建此電路

我女兒首先在面包板上測試了這個電路，看看它是否工作正常。

看到它工作正常后， 下一步是將其組裝成可焊接的面包板 PCB

我們已經(jīng)使用它幾個月了，到目前為止它一直運行良好。

可焊接試驗板PCB的組件布局

可焊接試驗板PCB底部

注意：我們應(yīng)該將 PIR 運動傳感器上的延遲時間調(diào)整到最小值。

結(jié)論

該電路在節(jié)省電池能量方面有很大幫助，因為我們不必整晚都開燈。它還有助于延長燈泡的使用壽命。