公寓楼的楼梯通道装上本文介绍的声光控楼道灯，天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯即自动点亮，提供照明；当人们进入家门或走出公寓，楼道里没有声音时，楼道灯会自动关闭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会点亮。因此，声光控楼道灯是一种智能灯具，既能满足夜晚楼道照明的需要，又能最大限度地节约电能。声光控楼道灯不仅适用于公寓楼，而且也适用于办公楼、教学楼等公共场所，还可以用于行人较少的小街小巷。声光控楼道灯电路简单、工作可靠、制作调试容易，适合广大电子爱好者自制。下面着重分析声光控楼道灯的电路图。
一、 电路图总体分析
声光控楼道灯的电路图如图1所示，电路中的主要元器件使用了数字集成电路，结构简单，工作可靠性高。
1. 电路构成
顾名思义，声光控楼道灯就是用声音来控制电灯的开与关，因此，整个电路的功能就是将声音信号接收处理后，变为电子开关的开灯动作。图1中，位于左边的驻极体话筒BM负责接收声音信号，是整个电路的输入端，位于右边的继电器K负责控制电灯的开与关，是整个电路的最终负载，信号处理流程为从左到右。整个电路的直流电源由交流220V市电经降压整流滤波后供给，供电电路为从右到左。
明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元。图1中左起依次为：驻极体话筒BM等构成的拾音电路，CMOS反相器D1-1、D1-2、D1-3等组成的交流电压放大器，施密特触发器D2-1构成的整形电路，电容器C4等组成的延时电路，以上电路组成声控电路部分。图1下部，光电二极管VD7等构成感光电路，施密特触发器D2-3构成光控门，以上电路组成光控电路部分。图1右边，施密特触发器D2-2构成控制门，晶体管VT1和继电器K等组成电子开关，以上电路组成执行电路部分。由此可以画出图2所示的方框图。
2. 基本工作原理
结合图2再来分析图1。声音信号（脚步声、讲话声等）由驻极体话筒BM接收并转换为电信号，经C3耦合至D1-1、D1-2、D1-3等组成的交流放大器进行电压放大，再经施密特触发器D2-1整形为陡峭的脉冲信号，通过D1-4倒相，VD5、C4、R5、D2-2等延时控制，使电子开关VT1导通，继电器K吸合，其接点K-1接通照明灯H的电源使其点亮。当声音信号消失后，由于延时电路的作用，照明灯H将继续点亮数十秒后才关闭。
以上所说是夜晚的情况。如果在白天，环境光较强，光电二极管VD7导通，通过光控门D2-3使控制门D2-2关闭，声控信号不起作用，因而照明灯H不亮。
二、 单元电路分析
以上分析了整体电路，下面逐一分析各主要单元电路工作原理。其中有些单元电路前几期《无线电》上已详细介绍过，不再赘述。例如：拾音电路可参阅第8期“对讲门铃”一文；整流滤波电路可参阅第5期“直流稳压电源”一文。
1. CMOS交流电压放大器
图1声控电路部分，放大器采用CMOS反相器组成。CMOS反相器是一种常用的数字电路，其输出与输入互为反相，一个为“1”，另一个为“0”。如果用一反馈电阻R将反相器的输出端与输入端连接起来，如图3（a）所示，情况会怎么样呢？这时，输出端与输入端既不是“1”也不是“0”，而是被偏置在大约1/2VDD的地方，见图3（b）曲线图中的“G”点。由于反相器从“1”到“0”的曲线有一定的斜率，而“G”点基本上位于这斜线的中间，因此“G”点就是CMOS反相器模拟运用时的工作点。
图1电路中，交流电压放大器由三个CMOS反相器D1-1、D1-2、D1-3级联组成。R4是反馈电阻，反馈量由R3与R4的比值决定。由于三级CMOS反相器具有极大的开环增益，因此该放大器的闭环增益仅取决于R4与R3的比值，而与反相器本身的开环增益无关。图1中，该放大器的放大倍数R4/R3为100倍（40dB）。改变R3或R4即可改变放大倍数。用CMOS反相器组成模拟放大器，具有电路简单、增益较高、功耗极低的优点，适用于小信号电压放大。
2. 施密特触发器整形电路
CMOS电压放大器输出的仍然是模拟信号，为了提高声控电路的触发可靠性，需要将模拟信号整形成为脉冲信号。整形电路由施密特触发器D2-1构成。D2-1是具有施密特输入特性的与非门集成电路，图1中将其两个输入端并接作施密特触发器用。当其输入端信号电压U\(_{i}\)上升到正触发电压V\(_{+}\)时，其输出为“0”；当其输入端信号电压U\(_{i}\)下降至负触发电压V\(_{-}\)时，其输出为“1”。经D1-4反相后，U\(_{i}\)≥V\(_{+}\)时输出为“1”，U\(_{i}\)≤V\(_{-}\)时输出为“0”，使接收到的声音信号变为边沿陡峭的控制脉冲。
3. 延时电路
因为楼道灯不能随着声音的有无而一亮一灭，而应持续照明一段时间，所以必须有延时电路。VD5、C4、R5以及D2-2的输入阻抗组成延时电路。当有声音时，整形电路反相器D1-4输出为“1”，经VD5使C4迅速充满电，D2-2输入端为“1”，这时后续电路工作（设D2-2另一输入端也为“1”）。当声音消失后，D1-4输出为“0”，由于VD5的隔离作用，C4只能通过R5和D2-2的输入端放电；又由于CMOS电路的输入阻抗高达数十兆欧，放电过程极其缓慢，在C4上电压下降到V-之前，D2-2输入端继续保持为“1”，实现了延时。延时时间与C4容量以及D2-2输入阻抗的大小有关，可通过改变C4来调整延时时间，图1电路中延时时间为30s左右。
4. 光控电路
为了使声控楼道灯在白天不亮灯，由光电二极管VD7等组成光控电路，R7是VD7的负载电阻。夜晚无环境光时，光电二极管VD7截止，R7上电压为0，经施密特触发器D2-3倒相后，光控电路输出为“1”，使声控电路工作。白天较强的环境光使VD7导通，R7上电压接近电源电压，D2-3输出为“0”，使声控电路不工作。
5. 电子开关
晶体管VT1与继电器K构成电子开关，当D2-2输出为“0”时，经D1-5倒相后使VT1导通，继电器K吸合，其接点K-1接通照明灯H的电源，使其点亮。当D2-2输出为“1”时，VT1截止，H熄灭。VD6是保护二极管，用以防止VT1截止的瞬间继电器线圈产生的反向电动势击穿VT1。
6. 智能逻辑控制
声光控楼道灯必须满足以下逻辑要求：（1）白天整个楼道灯不工作；（2）晚上有一定响度的声音时楼道灯打开；（3）声音消失后楼道灯延时一段时间才关闭；（4）本灯点亮后不会被误认为是白天。其智能逻辑控制系统如图4所示，逻辑控制原理如下：白天，光控电路输出端（B点）为“1”，本灯未亮故D点也为“1”，与非门D2-3输出端（C点）为“0”，关闭了与非门D2-2，此时不论声控电路输出如何，D2-2输出端（D点）恒为“1”，照明灯不亮。夜晚，光控电路输出端（B点）为“0”，D2-3输出端（C点）变为“1”，打开了与非门D2-2，D2-2的输出状态由声控电路决定。当有声音时，声控电路输出端（A点）为“1”，D2-2输出端（D点）变为“0”，使电子开关导通，照明灯H点亮。由于声控电路中含有延时电路，声音信号消失后再延时一段时间，A点电平才变为“0”，H熄灭。当本灯H点亮时，D点的“0”同时加至D2-3的另一输入端将其关闭，使得B点的光控信号无法通过。这样，即使本灯的灯光照射到光电二极管VD7上，系统也不会误认为是白天而造成照明灯刚点亮就立即关闭。
四、 制作与调试
1. 元器件选择
D1选用CMOS数字集成电路CD4069，其中包含有6个互相独立的反相器。由于本电路只用了5个，对于闲置的1个反相器，实际制作时应将其输入端接地（图5a）。D2选用CMOS数字集成电路CD4093，其中包含有4个互相独立的施密特与非门。对于闲置的1个与非门，制作时也应将其输入端接地，以免损坏（图5b）。K选用工作电压6V、工作电流不大于100mA的直流继电器，其接点负荷视照明灯H的功率而定。T选用5W、次级电压4.5V的电源变压器。
2. 调试
（1）接通电源，整流桥VD1～VD4输出端应有+6V直流电压。（2）调节R7，使R7上电压在VD7无光照时为0～1V，在VD7有光照时为5～6V。（3）用黑纸等遮住VD7，发出一短暂声音，监测D1-5输出端应为“1”电平，约30s后恢复为“0”电平。可改变R3以调节声控灵敏度，改变C4使延时时间符合自己的要求。
有关供货信息请与本期河北省
沧州市运东振华电子开发部
联系（见中间插页广告），该公司提供的“声光控开关”与本文介绍的电路相似。
（门宏）