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、霓虹燈等設備的最佳節(jié)能控制裝置;可廣泛應用于街道、鐵路、車站、航道、學校及供電部門等一切需要時間控制的應用場所。現(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。
本系列智能光控開關(guān),可以根據(jù)用戶設定的時間(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)的用電設備。
用戶可以根須需求設定四組開關(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?shù)毓庹斩龋瑢崿F(xiàn)根據(jù)光照度開關(guān)燈。
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)。
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{4}腳為低時,{13}腳也為低,{11}腳為高,觸發(fā)可控硅BT169導通,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。
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),點亮時間一定。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,還要延遲一個點亮時間周期才能熄滅,這樣將造成電能的良費。
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。當用手電筒照射光敏晶體管V時,V導通,其內(nèi)阻變小,使ICl的 腳、 6腳電壓降低,當該電壓低于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)楦唠娖剑l(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)而導通,將用電器 (負載)的電源接通。
在V短時間導通又截止后,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)榈碗娖剑?腳仍維持輸出高電平不變,直到下一個觸發(fā)脈沖到來。
當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C3充電結(jié)束后,IC2才能恢復正常工作狀態(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。
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導通,其集電極輸出低電平,故VT2截止,K不動作。當夜間光線較暗時,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ǎ低▌t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。當用手電筒或激光筆對準遮光筒里的RG照射一下,RG立刻呈低電阻,VT1導通,因VT1導通時其等效電阻很小,C1很快充滿電荷,VT2也導通,K吸合,被控電器工作。停止光照后,VT1雖恢復截止,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保持導通態(tài)。C1電荷隨放電逐漸減少,當不足以維持VT2導通時,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迅速導通,VT1的導通就將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導通,電流一路經(jīng)VT1、VD1、R2注入VT3基極,使VT3迅速導通,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。