制作不需要电的小夜灯（教你制作创意感应式小夜灯）
制作不需要电的小夜灯（教你制作创意感应式小夜灯）图7-2所示给出了所用电子元器件的实物外形图，采购清单（含其他配件）见表7-1。读者可逐一对照配齐，一般花15元钱（不含电源适配器）即可搞定。电路中，5V直流供电电源是通过带引线的USB插头，直接从普通手机电源适配器（充电器）插口或电脑USB插口、移动电源（俗称“充电宝”）USB插口直接获得的，安全可靠，灵活方便。A1是一种基于红外线技术的自动控制模块，它能以非接触方式检测出运动人体所辐射出来的红外能，并将其转化为正脉冲电信号输出；同时，它还能有效地抑制人体辐射波长以外的红外光和可见光的干扰。A2为三个成品USB小灯并联构成的LED小灯（虚线框内所示），只要给它接通5V直流电源，便能发出照明光。VT为晶体三极管，这里起电子开关的作用。当通过插头XP给图7-1所示的电路接上5V直流电时，电路自动进入待工作状态。此时，人体红外感应模块A1的输出端OUT处于低电平，晶体三极管VT因无合适偏流而处
夜里起床上卫生间时，开着大灯既刺眼又影响身边正在熟睡的人，摸着黑又磕磕碰碰不安全；同样，半夜醒来开大灯看时间时，强光刺激，不仅影响身边的人，而且也会使自己睡意全无。另外，深夜用电脑上网时开着大灯，也会影响家人休息，关灯后操作键盘又的确不方便；家里突然停电，四周一片漆黑时，急需要一台电池供电的应急照亮小灯……
这盏创意感应式小夜灯（见题图），可很好地解决上面这些生活中人人都会遇到的难题。该灯功率只有0.7W左右，其造型独特、发光柔和、低耗能、寿命长，具有人动即亮，人不动或离开延时自动熄灭的特点，并且人体有效探测距离可在3～7m范围内连续调节，每次延时时间可在200s内连续调节。
感应式小夜灯的电路如图7-1所示，它主要由人体红外感应模块（也叫热释电红外探测器）A1和USB小灯A2等组成。
图7-1 感应式小夜灯电路图
A1是一种基于红外线技术的自动控制模块，它能以非接触方式检测出运动人体所辐射出来的红外能，并将其转化为正脉冲电信号输出；同时，它还能有效地抑制人体辐射波长以外的红外光和可见光的干扰。A2为三个成品USB小灯并联构成的LED小灯（虚线框内所示），只要给它接通5V直流电源，便能发出照明光。VT为晶体三极管，这里起电子开关的作用。
当通过插头XP给图7-1所示的电路接上5V直流电时，电路自动进入待工作状态。此时，人体红外感应模块A1的输出端OUT处于低电平，晶体三极管VT因无合适偏流而处于截止状态，USB小灯A2无电不发光。一旦有人进入人体红外感应模块A1的有效探测区域时，其输出端OUT输出高电平，晶体三极管VT获得合适偏流而处于饱和导通状态，USB小灯A2通电发光，实现了“人动灯亮”。经过一段时间（延时时间），如果人体红外感应模块A1未能再次探测到人体活动，则其输出端OUT自动跳变为低电平，晶体三极管VT因无合适偏流而恢复到原来的截止状态， USB小灯A2即断电停止发光，实现了“延时自动熄灯”。
由于人体红外感应模块A1还具有优先光控功能，所以白天即使有人在有效探测范围内活动时，USB小灯A2并不会发光。只有周围环境光线暗到一定程度后，人体活动才会触发USB小灯A2自动点亮，从而实现“白天灯始终不亮，晚上才会进入人动灯亮、并延时自动熄灯”的工作模式。
电路中，5V直流供电电源是通过带引线的USB插头，直接从普通手机电源适配器（充电器）插口或电脑USB插口、移动电源（俗称“充电宝”）USB插口直接获得的，安全可靠，灵活方便。
准备好元器件图7-2所示给出了所用电子元器件的实物外形图，采购清单（含其他配件）见表7-1。读者可逐一对照配齐，一般花15元钱（不含电源适配器）即可搞定。
图7-2 需要准备的元器件实物外形图
A1选用HC-SR501型人体红外感应模块（也叫热释电红外探测器），它将菲涅尔透镜、热释电传感器、单片数模混合集成电路组合在一起，构成了一个坚固、小巧、易安装的“一体化”器件。HC-SR501型模块的外形如图7-3所示，其双面电路板尺寸仅为32mm×24mm；电路板正面装有φ23mm的半球形菲涅尔塑料透镜，并在水平安装方向开有两个φ2mm的固定螺丝钉穿孔；电路板背面除安装有各种元器件外，还给出探测距离（灵敏度）调节电位器、延时时间调节电位器、触发方式选择“焊盘”（已默认可重复触发模式）和3个引出脚——电源正极端VDD、信号输出端OUT、公用地端GND。
HC-SR501型模块的主要特性参数如表7-2所示，其使用简单方便，只要给模块的电源正极端VDD和公用地端GND之间接上4.5～20V直流电，它便能够以非接触形式探测出移动人体辐射出来的红外线变化量，并通过内部电路将其转换成相应的高电平信号，通过信号输出端OUT输出，以作为稳定可靠地自动控制信号，方便地与各类控制电路进行对接，实现各种用途的自动化控制。由于HC-SR501型模块是靠感应热释红外线工作的，所以在夜间也能很容易地检测到运动的人体。该模块属于微功耗产品，所以特别适合干电池供电的电路使用，是值得推荐电子爱好者使用的一种理想的人体红外感应探测模块。
表7-1 元器件及配件清单
图7-3 HC-SR501型模块构成图
需要说明的是，HC-SR501型模块的光控功能在出厂时并没有完全设定好，在启用该功能时必须在模块电路板上所给出的专门焊接孔内焊接上一个光敏电阻器RL，参见后面图7-8（h）所示，这样才会使模块具有优先光控功能。如果不焊接这个光敏电阻器RL，则模块不具备“白天或光线强时不感应工作”的功能。
另外，HC-SR501型模块背面所提供的触发方式选择“焊盘”，出厂时默认接可重复触发模式（见图7-3）。如果需要改接成不可重复触发模式，则需要用小刀割断电路板上连接“H”焊盘和中间焊盘的细铜箔线，然后把最上方标有“L”的焊盘和中间焊盘用熔化的焊锡“短路”即可。由于本制作采用的是默认的可重复触发模式，所以无需对模块的触发方式进行任何改动。
表7-2 HC-SR501型模块的主要特性参数
A2选用3只成品USB小灯并联构成。这种普通USB小灯一般多采用3个贴片式2835发光二极管并联、再串联一个阻值39Ω的贴片式限流电阻器，在印制电路板上贴焊而成，可直接插入电脑的USB插口（像使用U盘那样方便）、手机5V充电器USB插口和移动电源USB插口点亮，可作迷你小夜灯、笔记本电脑键盘灯等使用。这种USB小灯网上大量销售，很容易购买到，而且价格便宜，每个仅1元钱左右。图7-4所示就是几种USB小灯的外形及引脚识别图。由于这种USB小灯的功率一般只有0.2W左右，为了提高亮度，本制作采用3只相同的USB小灯并联，以构成功率约0.6W、工作电流约120m A的灯组。采用USB小灯作为发光源的好处不仅在于简化了接线，而且免去了初学者制作印制电路板的麻烦。读者购买时注意，USB小灯一般有正白光、暖白光之分，可根据自己喜好任意选择。
图7-4 成品USB小灯
VT选用9013（集电极最大允许电流ICM=0.5A，集电极最大允许功耗PCM=625m W）或3DG12、3DX201、3DK4型硅NPN中功率晶体三极管，要求电流放大系数β＞100。
RL用MG44-03型塑封光敏电阻器，其他亮阻≤5kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻器也可代用。
XP选用带1m左右双股引线的USB电源插头，它有正电源端（VCC）和地端（GND）两根接线。如果采用带数据线的4芯USB插头（如鼠标、键盘专用USB插头），则只要空悬其中正数据端（ DATA）和负数据端（-DATA）两根引线不用，仅用正电源端（VCC）和公共地端（GND）两根接线即可。USB插头的引脚识别如图7-5所示，焊接时不可弄错。
图7-5 USB插头的引脚识别
关于感应式小夜灯所用的5V直流电源，实际上根本不需要专门购买，家中常见的普通220V交流电输入、5V直流电压输出，最大输出电流不小于300mA、带有USB输出插口（母插）的成品电源适配器或手机充电器均可直接使用。另外，根据不同的用途和使用场所，手机移动电源（俗称“充电宝”）、正在工作中电脑的USB插口等，均可成为感应式小夜灯的“取电”对象。
除了准备以上元器件外，还需要给人体红外感应模块A1配备上2套规格是M2×12mm的固定螺丝钉和帽。另需要准备长度为30cm的红色、黑色塑料细焊接电线各一根。
开始动手制作该感应式小夜灯的制作可分为选配塑料外壳、焊装电路、通电调试三大步来完成。下面按制作步骤和流程逐一介绍：
第一步，选配塑料外壳
感应式小夜灯的外壳选择至关重要，它直接关系到作品的创意水平、迷人程度和使用效果。笔者采用了图7-6所示的带圆帽子卡通娃娃造型的塑料糖果罐，上半部分为黄色半透明塑料，下半部分为白色全透明塑料，用作灯外壳不仅漂亮活泼，而且透光性良好。当然，读者不一定非得完全选用图示的外壳，可以专程去超市或食品店，选购自己喜欢的壳体透光性好、造型别致、大小适中的塑料罐装食品等，以获取称心如意的灯外壳。如果家中有现成的类似塑料空罐，则直接拿来使用更方便。
图7-6 塑料外壳的选择
外壳选择好后，需要按照图7-7所示，在外壳开出“一大三小”的菲涅尔透镜伸出孔、人体红外感应模块A1的固定安装孔和USB电源插头XP的穿线孔，并配一个直径略小于罐口外径的透光塑料圆片，才能用作灯外壳。具体做法：
首先，按照图7-7（a）所示，在塑料卡通“娃娃”外壳的正面“胸部”中心位置，通过普通圆规等工具，画出直径24mm的圆形开孔线。并按照图7-7（b）所示，用发热的电烙铁头沿所画开孔线的里侧烫外壳塑料一圈（注意不要烫到画线或画线以外的部分），以开出略小于画线且并不圆滑的安装孔。按照图7-7（c）所示，用半圆形小锉刀锉磨掉开孔线及其以内的外壳塑料，使孔边沿圆滑、孔口径达到标准的24mm。再按照图7-7（d）所示，将人体红外感应模块A1上的半球形菲涅尔塑料透镜由外向里套在所开的圆孔内，并按照图7-7（e）所示，在外壳水平方向用小锥子扎出A1电路板上两个固定螺丝钉穿孔所正对着的位置，确定出外壳上准确的开孔位置。接着按照图7-7（f）所示，用小电钻在外壳所扎出的两个点上打出φ2mm的小圆孔。这样，人体红外感应模块A1在外壳上的固定安装孔就开好了。
图7-7 塑料外壳的改造
然后，按照图7-7（g）所示，用小电钻在外壳背面靠近底座的位置打出一个φ3mm的小孔，作为USB电源插头XP的穿线孔。如果读者手头没有合适的小电钻，该孔和图7-7（f）所示的两个φ2mm小孔，均可直接用尖头电烙铁烫开，只是操作起来要小心仔细，不然孔径烫大或烫偏就不好安装了！烫出的小孔，可用锋利的小刀进行孔口边沿的修整。
最后，找一块面积不小于8cm×8cm的透明硬塑料片（可取自商品塑封包装盒），按照图7-7 （h）所示，将外壳原有的圆罐口倒扣在透明硬塑料片上，用铅笔沿罐口在塑料片上画出一个大圆圈。再按照图7-7（i）所示，用剪刀沿画线内侧剪除圆圈及以外的塑料片，以获得能够像图7-7 （j）那样刚好扣在外壳原有罐口的硬塑料圆片。接下来，在塑料圆片的中间位置用铅笔画出一个约φ15mm的同心圆圈，用小刀割除（或用电烙铁头烫去）同心圆圈内的塑料片，即获得图7-7 （k）所示的透光塑料圆片。
第二步，焊装电路
焊装电路的过程实际上包含了小夜灯电路的焊接和组装全过程，其具体流程如图7-8所示。这是整个制作的关键环节，应仔细焊接，避免错焊、虚焊、假焊的发生，确保通电后感应式小夜灯能够一次性点亮。
首先，进行USB小灯A2的组装。按照图7-8（a）所示，采用热熔胶（可用电烙铁直接加热普通热熔胶条的简便方法获取）、强力胶或双面不干胶带，将准备好的3只成品USB小灯粘贴在上面所剪取的透光塑料圆片上。并按照图7-8（b）所示，通过长约30cm的红色塑料细电线将3个USB小灯的正电源端依次焊接通，通过相同长度的黑色塑料细电线将3个USB小灯的负电源端依次焊接通。为防止电线齐焊接点根部扭断，可按照图7-8（c）所示，在各引线焊接点旁边的塑料片上用锥子各扎出一个小孔。按照图7-8（d）所示，将红、黑引线穿过各自的小孔，再穿出大孔。这样，简便、实用的USB小灯A2就组装好了。
然后，进行USB电源插头线XP的安装。按照图7-8（e）所示，将带有1m左右双股引线的USB电源插头线穿入塑料外壳上的穿线孔，并暂时从原罐口伸出接线头部分。为固定USB电源插头线，应按照图7-8（f）所示，在距线头约9cm处打个线结，防止使用中焊接头被灯外引线拉扯断。
其次，焊接光敏电阻器RL。按照图7-8（g）所示，取下人体红外感应模块A1上的菲涅尔透镜。并按照图7-8（h）所示，在电路板所给出的2个空焊脚上不分极性焊接上光敏电阻器RL（注意：不要跟电路板上标有RT字样的另外2个预留焊接温度补偿电阻器的空脚相混淆），要求其在电路板上的高度不超过6mm，以免影响菲涅尔透镜的正常安装。光敏电阻器RL焊接好以后，按照图7-8（g）的逆过程重新装好菲涅尔透镜即可。
接下来，进行整个电路的焊接。按照图7- 8（i）所示，在人体红外感应模块A1的接线端（3脚插针）上焊接晶体三极管VT的基极b和发射机e，注意基极b焊接在中间的接线端（输出端OUT）、发射极e焊接在电源负极端（即GND端）。按照图7- 8（j）所示，将前面组装好的USB小灯A2的正电源接线（红色引线）和USB电源插头XP的正电源接线（一般为红色或白色引线），一并焊接在人体红外感应模块A1的电源正极端（即VCC端）。将USB电源插头XP的负电源接线（即地端接线，一般为黑色或蓝色引线），加焊到人体红外感应模块A1的电源负极端（即GND端）上。将USB小灯A2的负电源接线（黑色引线）焊接到晶体三极管VT的集电极c上。为避免焊接处发生碰头造成短路，或焊接线在剥皮处扭断，应按照图7- 8（k）所示，用热熔胶（可用电烙铁加热普通热熔胶条的简便方法获取）将各焊接引线粘固在一起，或者焊接前事先给各组引线套上合适的塑料绝缘管。焊接好的整个电路如图7-8（l）所示。
最后，进行电路的总装。按照图7-8（m）所示，通过两颗带螺丝帽的M2×12mm螺丝钉，将人体红外感应模块A1固定在外壳预先开出的安装孔内。安装时注意，螺丝钉由外往里插入外壳，人体红外感应模块A1由里向外伸出菲涅尔透镜，并将焊接有两个微调电位器的一端朝向外壳罐口，以便于以后通过小螺丝刀进行调节。由于外壳罐口较小且距安装孔口较远，人手无法直接进入罐内扶持人体红外感应模块A1和螺丝帽进行安装，所以必须借助合适的镊子夹持螺丝帽进行安装，实际操作时具有一定难度，需要有耐心和一定的技巧，才能顺利完成安装。按照图7-8（n）所示，从外面拉动USB电源插头XP的引线，使外壳内的线结移动至壳体的穿线孔处。按照图7-8 （o）所示，将粘贴在塑料圆片上的USB小灯A2扣合在外壳原罐口上，并按照图7-8（p）所示，旋紧外壳上盖。OK！焊装工作即大功告成！
图7-8 电路焊装流程
第三步，通电调试
焊装好的电路，应对照电路图反复检查，确认焊接无误后，即可按照图7-9所示，通电检验并进行必要的调试。
调试最好在晚上（或拉住窗帘的暗室内）进行，并确认感应式小夜灯内部人体红外感应模块A1上的两个微调电位器的旋钮，一个（距离调节）处于“中间”位置，一个（延时调节）处于逆时针方向的“最小”位置，如图7-9（a）所示。这样小夜灯可感应到人体红外感应模块A1正前方约5m以内的人体移动，并且小夜灯每次延时点亮的时间不小于0.5s。如果发现厂家预置的微调电位器调节旋钮位置不是这样，可通过小螺丝刀调至所要求位置，以利于快速调试。
调试时，首先按照图7-9（b）所示，将感应式小夜灯的USB电源插头XP，插入现成的带有USB插口的直流5V移动电源或输出5V直流电的交流电源适配器上，即给感应式小夜灯接通5V直流电源。则在图7-9（c）所示的黑暗环境中，感应式小夜灯在正常情况下会自动点亮0.5s，随之自动熄灭。如果在感应式小夜灯的正前方动一下身体，则小夜灯会再次延时点亮；如果持续活动身体，小夜灯会持续点亮，并在停止活动身体后约0.5s自动熄灭。接下来，像图7-9（d）所示那样，打开感应式小夜灯旁边的台灯或其他照明灯（模拟白天），则无论人体是否活动，小夜灯均不再点亮，表示感应式小夜灯“白天或光线强时不感应工作”的功能正常。
如果发现小夜灯不能够正常工作，应马上断开电源，对电路进行仔细排查，重点应检查晶体三极管VT是否焊反了引脚、USB小灯A2和USB电源插头XP的引线极性是否焊错，直到排除故障、通电正常工作为止。
最后根据自己的使用需求，确定并调节感应式小夜灯的探测距离和延时时间。感应式小夜灯每次延时点亮的时间长短，可按照图7-9（e）所示，通过伸入灯外壳内部的小螺丝刀，调节人体红外感应模块A1上延时微调电位器的旋钮来改变。一般顺时针方向转动螺丝刀，延时加长；逆时针方向转动螺丝刀，延时缩短。延时时间连续可调范围一般在0.5～200s。
感应式小夜灯的灵敏度，即有效探测前方人体活动的距离，可按照图7-9（f）所示，通过伸入灯外壳内部的小螺丝刀，调节人体红外感应模块A1上灵敏度微调电位器的旋钮来改变。一般顺时针方向转动螺丝刀，灵敏度变高，探测距离增大；逆时针方向转动螺丝刀，灵敏度变低，探测距离减小。探测距离连续可调范围一般在3～7m。
图7-9 通电调试方法
经过以上通电调试的感应式小夜灯，便可正式投入使用了。
投入实际使用感应式小夜灯不仅是家庭生活的“好帮手”，而且是电脑的“好伴侣”，它会给你的生活、工作或学习带来实实在在的方便。
前面已经提到过，这盏感应式小夜灯的供电方式多种多样，图7-10所示给出了几种具体方案，读者可根据实际使用情况灵活选择。图7-10（a）所示为采用移动电源（俗称“充电宝”）供电的情形，要求所用移动电源必须带有USB插口且能够输出直流5V电压，一般手机用的“充电宝”都能够使用，尤其是家里废弃的容量已严重下降的手机“充电宝”，作为感应式小夜灯的供电电源，不仅持续使用时间尚可，而且移动方便，可谓“变废为宝”！但需要注意的是，一些具有小电流输出时自动关闭供电、且无解除功能的移动电源，不适合在这里使用。图7-10（b）所示为采用5V直流电源适配器供电的情形，要求所用电源适配器具有USB输出插口，且能够输出5V、≥0.3A的直流电，家庭手机和一些数码小产品使用的交流电源适配器（充电器），只要符合这个条件，便可拿来直接使用。图7-10（c）所示为采用5V直流供电插座供电的情形，其条件是家中已在使用带有USB供电插口（专供手机、平板电脑等数码产品充电用）的220V交流电插座（移动或壁式插座均可）。图7-10（d）所示为采用台式电脑（或笔记本电脑）USB插口供电的情形。
图7-10 几种供电方式
这里要说明的是，感应式小夜灯的探测能力取决于人体红外感应模块A1上的菲涅尔透镜及其相关元器件。由于所用模块采用了半球形菲涅尔透镜，所以在水平方向上的感应范围比较广，具体如图7-11（a）所示，其有效探测范围呈100°扇面，正前方最远可达到5～7m，两侧最远可达3～4m。实际使用感应式小夜灯时，应注意将菲涅尔透镜正对着欲探测方向，通过调节人体红外感应模块A1上的灵敏度（距离）微调电位器旋钮，以获得最佳探测效果。有时嫌100°的探测扇面太大，可不妨按照图7-11（b）所示，通过在菲涅尔透镜上加套一个φ23mm的纸圈或塑料管进行调节，其长度越大，有效探测扇面越小。例如，在卧室的床头柜上摆放感应式小夜灯时，希望探测扇面越小越好、方向性越强越好，以免人睡在床上翻个身就触发灯亮。这时如给菲涅尔透镜加装上长度不小于3cm的纸圈，则探测区域基本上就变成了纸圈口正前方的一条“圆柱”，将“圆柱”指向卧室门口，人一进门灯就会亮，而人在床上翻身等，均不会使灯点亮。但如果躺在床上的人在“圆柱”通道上挥动一下手，就会触发灯延时点亮，方便深更半夜看床头柜上的钟表时间或起身下床，效果很好。
图7-11 感应式小夜灯的探测范围
图7-12所示列举出了感应式小夜灯的几种实际应用情景，现分别予以介绍：
1.卧室小夜灯。将感应式小夜灯放置在卧室的床头柜上，通过其USB电源插头接手机常用的直流5V移动电源或手机充电用的5V交流电源变换器，便构成漂亮、实用的卧室小夜灯。无论是夜晚上床前进入卧室，或者半夜三更起床上卫生间，只要有走动的人体，小夜灯都会自动延时发出温馨的亮光，再也不会有摸着黑磕磕碰碰进卧室或突然开亮大灯影响身边人睡觉的烦恼了！另外，夜里醒来看钟表，只需在小夜灯前方晃动一下手臂，小夜灯亦会自动延时点亮，让你方便地看清楚小夜灯旁边的钟表时间。
2.电脑键盘灯。深夜上网开着大灯，影响家人休息，关灯操作键盘又的确不方便；学校宿舍熄灯后摸黑操作键盘很无奈……将感应式小夜灯的USB电源插头直接插入电脑的USB插口中 就拥有了一个可爱的卡通造型键盘灯，其亮度适中，移动方便，而且人在灯亮、人离开灯灭，用电节省，一经使用，你会再也离不开它！
3.应急照明灯。家里突然停电，四周一片漆黑……如果事先（指频繁停电的地区）给感应式小夜灯接通直流5V移动电源，并将其放置在人们活动的地方，则一旦突然停电，小夜灯马上自动点亮，成为地地道道的“应急灯”。同样，在小夜店、卫生间等场所，它仍然是一个很不错的“应急灯”；在夜市地摊、野营地等场所，更是一个引人注目、经济实用的“照明灯”。
4.防盗报警灯。在夜晚需要防止不速之客经过或进入的地方（如窗台、门口、柜子旁边等），布放上接通直流5V移动电源的感应式小夜灯，就成为一个防盗报警灯。每当有人通过或进入警戒范围内时，防盗报警灯自动延时点亮，具有一定的灯光报警和阻吓作用。
图7-12 几种应用情景
小小感应式小夜灯的用途真不少，希望有兴趣者不断挖掘、总结，在让其发挥功用最大化的同时，感受到电子制作所带来的无穷乐趣！
