这里介绍一个简易实用的光控开关,可以用来控制台灯、电风扇等家用电器。遥控器可用普通笔形手电筒,点按一下手电筒,开关接通;长按一下手电筒,开关断开。
工作原理
光控开关电路如图1所示。K1-1、 K1-2是继电器K1的两个常开接点,平时开路,插座XS上不通电。VD1是光电二极管,当我们点按一下手电筒,使VD1受到短暂的光照。VD1反向电阻急趋下降,VTI导通,电源通过VT1、 VD2 , R3使VT3迅速饱和导通,继电器K1吸合,K1-2闭合,XS上有电。同时,K1-1闭合,使R3接到电源正极,使电路自锁,光照结束后,K1仍能保持吸合状态。此时供电指示灯VD5点亮。VD1受到短暂光照时,电源虽通过VT1、R2对C1充电,使C1两端电位上升,由于R2C1时间常数较大,C1两端电压上升较慢,VT2尚未导通,光照已结束,所以它不会影响开关接通。
图1 简易光控开关的原理图
需要切断开关时,只要长按一下手电简,使电源通过VT1、R2向C1充电,由于光照时间较长,当C1两端电压上升到0.65V时,VT2导通,其集电极输出低电位,VT3立即截止,K1释放,K1-1,K1-2跳开,XS上断电。同时供电指示灯VD5熄灭。
VD2的作用是防止K1-1闭合时,电源通过K1一1, R2向C1充电,使继电器K1无法保持吸合状态。VD6是光控开关的电源指示灯。VD4, C2组成半波整流和电容滤波电路。VD3起保护VT3作用,防止VT3被继电器的自感电动势击穿损坏。
元器件选择
VT1~VT3均采用9013型硅三极管,要求放大倍数≥100。VD2、VD3为1N4148型开关二极管,VD4为1 N4001型整流二极管。VD5可用红色发光二极管,VD6用绿色发光二极管。
VD1为光电二极管,可用2CU型,其外形和电路符号如图2所示。
图2 光电二极管外形及电路符号
光电二极管的管壳顶端有一个能让光线射人的窗口,窗口上有一个凸透镜。光线通过窗口经凸透镜会聚射到管芯的PN结上。
检验时,首先把万用表拨到R1x1k挡,按图3(a)方法测光电二极管的反向电阻,即万用表的黑笔接光电管的负极,红笔接正极。表的偏转应很小,电阻读数一般应在200Ω以上。这时如用手电筒照射光电管的窗口,如图3(b)所示,表针偏转应立即加大,光线愈强,光电管的反向电阻应愈小,最后可降至几kΩ甚至仅几百Ω。关掉手电筒,表针应立即恢复原来高电阻。最后将红、黑表笔对换,测量其正向电阻,如图3 (c)所示,读数约为几kΩ,且不随光照强弱而改变。
图3 用万用表检验光电二极管
在选用继电器时应注意,如果控制功率在60W以下,可选用JRX-13F小型电磁继电器;如果控制功率较大,可选用JZX-22F-2Z、DC12V、触点容t为5A的电磁继电器。
RP为WH7卧式微调电位器,R1一R4均为RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1, C2可用CD11 -16V型电解电容器。T为220V/12V小型电源变压器。
安装和调试
图4是光控开关的印制电路板,印板尺寸为7Omm x 4Omm。除变压器T外,其它元器件均安装在印制电路板上。
图4 简易光控开关印制板
调试要点:要求VD1无光照时,K初始为释放状态,然后用手电筒对准VD1,点按一下,K吸合;长按一下,K释放。长按时间由R2、C1决定,R2阻值不能过大,否则VT2不能进人导通态,所以长按时间主要由C1容量调整。C1大,要求长按时间长一些。但是长按时间不宜过长,否则关机不方便。采用图示数据,长按时间约1秒多钟,点按仅零点几秒,是非常适宜的。
微调电位器RP是用来调整光控灵敏度的,RP阻值大,光控灵敏度高,但易受杂光干扰,调整时应两者兼顾。为了防止杂光对VD1的于扰,可在VD1上套上一个遮光筒,使得只有平行于遮光筒的直射光线射人到VD1上。电路的其它部分基本上不用调试即可投人使用。