什么是光控開關(guān)

　　光控開關(guān)/光控時控器采用先進的嵌入式微型計算機控制技術(shù)，融光控功能和普通時控器兩大功能為一體的多功能高級時控器（時控開關(guān)），根據(jù)節(jié)能需要可以將光控探頭（功能）與時控功能同時啟用，將達到最佳節(jié)能效果。是路燈、景觀燈、廣告燈箱、霓虹燈等設(shè)備的最佳節(jié)能控制裝置；可廣泛應(yīng)用于街道、鐵路、車站、航道、學(xué)校及供電部門等一切需要時間控制的應(yīng)用場所?，F(xiàn)在國內(nèi)主要的品牌有燈聯(lián)網(wǎng)、艾貝斯等，代表型號有ET101.1、ET102.1等。

　　光控開關(guān)功能和用途

　　本系列智能光控開關(guān)，可以根據(jù)用戶設(shè)定的時間（光照度門限）值，自由控制用電器的電源開關(guān)。廣泛用于路燈、霓虹燈、廣告燈等需要按時間控制電源開關(guān)的用電設(shè)備。

　　用戶可以根須需求設(shè)定四組開關(guān)燈時間，可以實現(xiàn)多時段開關(guān)燈。

　　用戶也可以利用光控探頭采集當(dāng)?shù)毓庹斩?，實現(xiàn)根據(jù)光照度開關(guān)燈。

　　四款光控開關(guān)電路圖

　　電路圖一：

　　光控開關(guān)在室內(nèi)5~6 米范圍內(nèi)，可用手電光進行遙控，可以很方便地開啟或關(guān)閉家用電器。

　　工作原理：

　　電路如圖192 所示。由三極管VT1、光電二極管等組成光接收電路。每接收到光照一次，就使由三極管VT2、VT3組成的雙穩(wěn)態(tài)電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，通過三極管VT4 去驅(qū)動繼電器K 工作，以控制家用電器的電源開關(guān)。

　　電路圖二：

　　聲光控節(jié)能燈座節(jié)電效果顯著，采用該燈座白天燈不亮，夜間有聲音燈即亮 該燈座電路簡潔，聲控部分采用了駐極體話筒，電路見附圖所示

　　220V電源經(jīng)橋式整流 220kΩ電阻降壓 100μF電容濾波后得到5V電壓供給數(shù)字集成電路HD14011工作 白天有光照時，光電二極管2CU呈低阻狀態(tài)，IC的{1} {2}腳為低電位，{3}腳為高電位，白天不論有無聲音，即不論{4}腳電位如何，{13}腳始終鉗位于高電位，{12}腳也為高電位 因此{11}腳為低電位，可控硅截止，燈泡不亮 夜晚無光照時，U呈高阻狀態(tài)，{3}腳為低電位，這時若有人發(fā)出聲響，駐極體話筒拾取信號，經(jīng){5} {6}腳輸入到放大器放大后由臆腳輸出 當(dāng){4}腳為低時，{13}腳也為低，{11}腳為高，觸發(fā)可控硅BT169導(dǎo)通，燈泡點亮 同時10μF電容充電，充電之初{8} {9}腳為高電位，使{12}腳為低電位 聲音過后，{13}腳恢復(fù)高電位，但由于{12}腳為低電位，所以{11}腳繼續(xù)保持高電位，燈繼續(xù)點亮 10μF電容繼續(xù)充電 幾十秒鐘后，{8} {9}腳為低電位，{11}腳也翻轉(zhuǎn)為低電位，可控硅截止，燈滅。

　　下圖：VD1-VD4是IN4007，VD5是2CW56（8V），VD6是4148，VT7是9013，VS是MCR100-8；R1是22k，R2是22m， R3是33k，R4是47k，R5是1.5m，R6是5.1歐，R7是240k（全部是1/8碳膜電阻）；C1是瓷介電容104（0.1uf），C2是電解電容22uf/16v，C3是100uf/16v；MIC（B） 是CRZ-113F駐極體電容話筒;GR是光敏電阻MG45；IC是CD4011。

　　電路圖三：

　　這種制作簡單、成本低廉的光控開關(guān)使用時串接于白熾燈照明電路內(nèi)，如圖所示。常態(tài)下，交流電通過白熾燈、VD4~ VD7整流橋、電阻R9組成的分壓電路及VD3、C4組成的穩(wěn)壓電路形成回路，回路電流小于0.9mA，功耗小于0.2W，照明燈不亮。當(dāng)聲敏元件接收到聲波后，聲波信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)IC1a、IC1b兩級放大，再經(jīng)耦合電容C1去除低頻振動產(chǎn)生的干擾信號。當(dāng)環(huán)境光較強時，該信號由光敏二極管VD1旁路，不向后級輸出;當(dāng)環(huán)境光較弱時，VD1開路，前級輸出的聲波信號由IC1C及1C1d放大，VD2、C2、R4組成整流濾波電路，將IC1d輸出的音頻信號（經(jīng)VD2單向快速向C2充電）整流成直流信號，同時C2、R4兼有延時作用，延時時間為RC=22s。當(dāng)IC1d輸出的聲波信號為較短暫的干擾信號時，C2輸出端電平由低到高的跳變時間要比R5、C3組成的延時回路的電平跳變時間短，這時C2的輸出信號不能影響C3輸出電平變化，干擾信號被屏蔽; 當(dāng)聲波信號正常時，C2輸出的電平信號經(jīng)由R5、C3、 IC1f、R8，延時接通SCR，白熾燈點亮，該最終輸出信號同時通過R7作用于VT1，使得在白熾燈點亮期間聲波信號不能向后級輸入，保證開關(guān)一次觸發(fā)，點亮?xí)r間一定。如果沒有VT1、 R7，假定白熾燈發(fā)出的光不能照到自身聲光控開關(guān)上，只要聲源發(fā)出的聲波間隔時間小于點亮延遲時間，白熾燈一直點亮，而且在最后一個聲波結(jié)束后，還要延遲一個點亮?xí)r間周期才能熄滅，這樣將造成電能的良費。

　　電路圖四：

　　該光控開關(guān)電路由電源電路、時基集成電路ICl（NE555）、D觸發(fā)集成電路IC2（74LS74）、雙向晶閘管VT和光敏晶體管V等組成，如圖3-59所示。

　　電源電路由電源開關(guān)S、降壓電容器C5、整流二極管VDl、VD2、穩(wěn)壓二極管VS、發(fā)光二極管VLl和濾波電容器C4等組成。

　　接通S后，交流220V電壓經(jīng)C5降壓、VDl和VD2整流、C4濾波、VLl限流降壓及VS穩(wěn)壓后，產(chǎn)生5V左右的直流電壓 （Vcc）供給ICl和IC2，同時VLl點亮。

　　光敏晶體管V與電位器RP、電阻器Rl組成分壓電路，決定lCl的2腳和6腳電位的高低。在無光照射到光敏晶體管V時，ICl的2腳和6腳電壓高于2Vcc/3，1C1的3腳輸出低電平。當(dāng)用手電筒照射光敏晶體管V時，V導(dǎo)通，其內(nèi)阻變小，使ICl的 腳、 6腳電壓降低，當(dāng)該電壓低于Vcc/3時，ICl內(nèi)部電路翻轉(zhuǎn)，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)，其3腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，發(fā)光二極管Vl2點亮，便IC2內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)，IC2的5腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑p向晶閘管VT受該高電平觸發(fā)而導(dǎo)通，將用電器 （負載）的電源接通。

　　在V短時間導(dǎo)通又截止后，Vcc電壓經(jīng)RP和Rl對電容器Cl充電，使ICl的2腳和6腳電壓逐漸升高。當(dāng)此電壓升高至Zp，。73時，IC1內(nèi)電路又翻轉(zhuǎn)，由暫態(tài)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)，其3腳也由高電平變?yōu)榈碗娖健C2的3腳雖變?yōu)榈碗娖?，但?腳仍維持輸出高電平不變，直到下一個觸發(fā)脈沖到來。

　　當(dāng)再次用手電筒照射光敏晶體管V時，IC1的3腳又由低電平變?yōu)楦唠娖剑笽C2內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)，其5腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑l(fā)光二極管Vl2熄滅，雙向晶閘管VT關(guān)斷，將用電器的供電電源切斷。

　　電阻器R3和電容器C3組成延時電路。在剛接通電源開關(guān)S或瞬間停電又恢復(fù)時，Vcc電壓經(jīng)R3對C3充電，此時IC2的1腳電壓較低，其5腳被強制為低電平。當(dāng)C3充電結(jié)束后，IC2才能恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

　　電阻器R6和電容器C6組成VT的保護電路，可以防止感性負載損壞VT。

　　三極管組成的光控開關(guān)電路原理圖

　　圖1是一個簡單的亮通開關(guān)。RP為光控閾值調(diào)節(jié)電位器，通過它可調(diào)節(jié)光控靈敏度（下面幾個電路均相同）。白天光線較強，光敏電阻器RG呈低阻值，三極管VT導(dǎo)通，繼電器K吸合，其常開觸點閉合，接通被控電器工作。夜間，光線較暗，RG呈高電阻，VT截止，K釋放，被控電器停止工作。

　　圖2為典型的暗通開關(guān)，它利用VT2反相原理將原來的亮通改為暗通。白天RG呈低電阻，VT1導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，故VT2截止，K不動作。當(dāng)夜間光線較暗時，RG呈高電阻，VT1截止，其集電極輸出高電平，VT2導(dǎo)通，K吸合動作，從而實現(xiàn)暗通的操作。

　　上述兩電路，如果將光敏電阻器RG與電位器RP位置互換，則亮通就變?yōu)榘低?，暗通則變?yōu)榱镣ā?/p>

　　圖3是一個實用的光控延遲開關(guān)，工作條件是：需要為RG外面制作一個遮光筒，這樣平時無論外面光線強弱如何，只要無直射光線射入遮光筒，RG均無強光照射而呈高電阻。圖3～圖5電路均有此要求。電路工作過程是：平時RG為高電阻，VT1截止，VT2也同樣截止，K不動作。當(dāng)用手電筒或激光筆對準(zhǔn)遮光筒里的RG照射一下，RG立刻呈低電阻，VT1導(dǎo)通，因VT1導(dǎo)通時其等效電阻很小，C1很快充滿電荷，VT2也導(dǎo)通，K吸合，被控電器工作。停止光照后，VT1雖恢復(fù)截止，但C1所儲存的電荷可通過R向VT2發(fā)射結(jié)放電，仍能維持VT2保持導(dǎo)通態(tài)。C1電荷隨放電逐漸減少，當(dāng)不足以維持VT2導(dǎo)通時，VT2即截止，K釋放，被控電器停止工作。電路延遲時間主要由R與C1放電時間常數(shù)決定，但VT2的β值對延遲時間影響很大，若β值較小，就限制了R的取值，故要求β值在200以上，VT2最好能采用達林頓復(fù)合管。

　　圖4為雙敏感器光控開關(guān)，RG1為“關(guān)”敏感器，RG2為“開”敏感器。電路工作過程為：用電筒或激光筆照一下RG2，VT2立刻導(dǎo)通，K吸合，其常開觸點之一K-1閉合對電路自鎖，另一個常開觸點可使被控電器通電工作。需要關(guān)機時，只要再照射一下RG1，使VT1迅速導(dǎo)通，VT1的導(dǎo)通就將VT2的基極電位下拉迫使VT2截止，K釋放，被控電器停止工作。VD2的作用是抬高VT2在導(dǎo)通時的基極電位，有利于照射RG1的關(guān)機操作。VD2如改用發(fā)光二極管，還能起到開關(guān)機狀態(tài)指示。

　　圖5是單敏感器光控開關(guān)，用激光筆或電筒照射時能實現(xiàn)點按一下“開機”，長按一下“關(guān)機”的操作。工作過程是：對RG短暫照射一下，VT1導(dǎo)通，電流一路經(jīng)VT1、VD1、R2注入VT3基極，使VT3迅速導(dǎo)通，K動作吸合，其一個常開觸點K-1閉合對電路自鎖，另一個常開觸點可使被控電器通電，實現(xiàn)“開機”操作。電流另一路經(jīng)VT1、R1向C1充電，使C1兩端電位上升，但由于RG受光照射時間很短，C1兩端電位不可能上升到VT2的開門電平，故對電路無影響。需要關(guān)機時，只要照射RG的時間稍長些，使C1兩端電位升至0.65V左右，VT2即導(dǎo)通，使VT3的基極電位下拉，迫使VT3截止，K釋放，所有常開觸點跳開，從而實現(xiàn)“關(guān)機”操作。VD3的作用與圖4中的VD2相同，也可用發(fā)光二極管代替。

　　上述所有電路中的敏感元件RG均可采用MG45型光敏電阻器。敏感元件也可采用光敏二極管或光敏三極管，電路不必改動。

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