随着半導體光敏器件的快速發展，在設計光控電路時面臨的問題已由怎樣使光信号轉化為電信号變為怎樣在電路中加大電信号的強度。這一問題如今得到了較好的解決。由于光敏器件的應用，在有光照的情況下其電參數發生變化，從而使其對電流的阻礙作用減小或增大，進而使電路導通或截止，光控轉化為電控的功能便容易實現了。

利用光敏器件阻抗随光照強度的變化而變化的特點去控制電信号的強弱，再由傳感器将變化的電信号傳遞給觸發器，隻要電信号強度達到一定程度，将觸發觸發器，使其導通工作。

光敏器件是光控電路功能實現的核心，必須保證其各項參數的精确、穩定。在選擇這類器件時，一定要選擇靈敏度高、工作穩定可靠的産品。當然，電路工作是否穩定，功能能否實現，并不僅僅和電路元器件有關，外加電源也不可忽視。與聲控電路一樣，最好也是給光控電路加上一個穩壓電路，以确保其能正常工作。

光控照明電路的主要功能是當外界光照強度降低到一定程度時，使照明電路導通工作。在設計光控電路時，不但要盡量使電路結構簡化，而且要使電路功能增強，功能的實現要可靠、穩定。

圖1-24所示為由一隻晶體管構成的光控節能燈電路，适用于各種照明場合。

圖1-24 由一隻晶體管構成的光控節能燈電路

該電路比較簡單，主要分為兩個部分，即供電電路和光電開關控制電路。前者由T、VD1～VD4、IC1及C1組成，後者由VT1、RG、SSR(固态繼電器)等組成。

(1)供電電路

220V交流電一路通過SSR與燈泡EL1連接;另一路加到電源變壓器T的一次側，從變壓器二次側輸出10V交流低壓，經VD1～VD4橋式整流、C1濾波及IC1穩壓後，得到5V直流電源并提供給光電開關控制電路。

(2)光電開關控制電路

該電路由光敏電阻RG、晶體管VT1及電位器RP1等組成。在白天，RG受光照呈低阻狀态，VT1截止，SSR不工作;在夜晚，RG無較強光線照射時呈高阻狀态，VT1得到了合适的偏流而導通，從而使固态繼電器輸入端内的發光二極管導通發光，SSR受控接通EL1的供電，使EL1得電點亮。

提示

電路調試時，在室内正常自然光照射到光敏電阻 RG 的情況下，調節RP1的阻值，讓SSR處于臨界狀态即可。

知識鍊接

光敏電阻

光敏電阻是利用半導體的光電效應制成的一種阻值随入射光的強弱而改變的電阻器。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等。

通常，光敏電阻都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片(光敏層)内就激發出電子——空穴對，參與導電，使電路中的電流增大。入射光強，電阻減小;光照越強，阻值越低;入射光弱，電阻增大;入射光消失後，由光子激發産生的電子——空穴對将逐漸複合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢複為原值。

圖1-25 光敏電阻

在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到适當波長的光線照射時，電流就會随光強的增大而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻元件，使用時既可加直流電壓，也可加交流電壓。

光敏電阻一般用于光的測量、光的控制和光電轉換(将光的變化轉換為電的變化)。常用的光敏電阻的型号有密封型的MG41、MG42、MG43和非密封型的MG45，它們的額定功率均在200mW以下。

測量光敏電阻的方法如下。

① 用一張厚紙片将光敏電阻的透光口遮住，用萬用表對光敏電阻進行測量，所測得的阻值越大，說明光敏電阻的性能越好。若測得的阻值很小，說明光敏電阻已損壞。

② 重新将光源對準光敏電阻，此時萬用表的指針應有較大幅度的擺動，阻值明顯減小。阻值越小，說明光敏電阻的性能越好。若此值很大甚至為無窮大，說明光敏電阻内部電路已損壞，不能繼續使用。

③ 将光敏電阻的透光窗口對準入射光線，将黑紙片在光敏電阻的透光口上部移動，使光敏電阻間斷受光，此時萬用表指針應随黑紙片的晃動而左右擺動。若萬用表指針始終停在一個位置，說明光敏電阻已損壞。

圖1-26所示為一款光控定時照明電路，該電路适合于閱報欄自動燈光控制，在夜幕降臨時會自動點亮報欄燈光，便于人們閱讀。在後半夜行人稀少時，它會自動關閉燈光，從而節約電能。

圖1-26 光控定時照明電路

該電路主要由光控電路、定時電路、晶閘管開關及電源電路等幾部分組成。該電路采用了兩個集成電路：一個是時基電路NE555;另一個是CD4541，這是一個CMOS可編程定時集成電路，采用14腳雙列直插式塑料封裝結構。

220V交流電經電容C1降壓、VD1整流及ZD穩壓後，在電容C2兩端可獲得12V直流電壓，以供IC1使用。IC1與光敏電阻RG、電位器RP1、電阻R2等構成光控電路。時基集成電路IC1接成施密特觸發器，白天外界的光線較強，光敏電阻RG呈低阻狀态，IC1的②、⑥腳為高電平，IC1處于複位狀态，其輸出端③腳輸出低電平，因此後級的定時器IC2與晶體管VT不工作，晶閘管VS因無觸發電流而處于關斷狀态，報欄燈EL不亮。

當夜幕降臨時，RG呈現高阻狀态，時基集成電路IC1的觸發端②腳為低電平，IC1翻轉置位，③腳輸出高電平，定時器IC2開始計時，因定時時間未到，其輸出端⑧腳為低電平， VT截止，其集電極輸出高電平，即晶閘管VS的控制極可通過R6獲得正向觸發電流而開通，報欄燈EL點亮。定時時間一到，IC2的⑧腳就輸出高電平，晶體管VT導通，VS失去觸發電流，當交流電過零時即關斷，EL熄滅。

當外接電位器RP2和電容C6的參數值确定後，即可确定IC2内部振蕩器的振蕩頻率。在夜幕降臨，IC1的置位端③腳輸出高電平時，IC2即接通電源，由于IC2的⑨腳為低電平，在複位狀态下輸出端⑧腳也為低電平，因此使得VT截止，VS可通過R6而開通。當設置的定時時間一到，IC2的輸出端⑧腳便由低電平跳變到高電平，VT導通，因此關閉了晶閘管VS。

調節電位器 RP2，可以獲得不同的定時時間。由于 IC2 的12、13腳都接高電平時定時系數 n 為 65 536，因此通過調節 RP2 最長可獲得 9h 的定時時間，足以使電燈在後半夜關閉。

提示

該電路除可用于白熾燈自動控制外，也可用于控制高壓鈉燈、節能燈等各種燈具。R2與C3組成幹擾脈沖吸收電路，可防止短暫光線(如雷電閃光、車輛燈光等)幹擾電路的正常工作。

圖1-27所示電路為以ICl(CB555)、IC2(CD4017B)集成電路為主構成的光控調光電路。

圖1-27 由CB555 和CD4017B 構成的光控調光電路

在該光控調光電路中，由目前應用廣泛的時基電路CB555構成定時電路，其振蕩頻率由定時元件RP1、RG及電容C2的參數決定。

CD4017數字計數器集成電路具有非常靈活的使用方法和極其通用的電路功能。CD4017在計數分配方面應用得極為廣泛，根據實際需要，經過參數的重新配置和電路的重新組合，與外接元器件組成各種不同用途的電路，例如脈沖計數電路、脈沖分頻電路、單穩态電路、雙穩态電路、無穩态電路等。本電路用CD4017B構成十進制計數電路，計數脈沖來自于IC1的③腳。

閉合開關SA1，220V交流電通過橋式整流電路整流後得到的直流電壓分為兩路，其中一路直接加在燈泡HL1上，另一路經R1降壓、VD10穩壓和C1濾波後，為控制電路提供12V直流電壓。

定時電阻RP1與光敏電阻RG并聯。當環境光線很弱時，RG的阻值較大，IC1的定時時間較長，每隔數秒才輸出一個寬時限脈沖。該脈沖信号從IC1的③腳輸出，進入IC2的14腳。IC2接收到IC1送來的定時脈沖後，将依次計數。

IC2的計數輸出端③、②、④、⑦和⑩腳分别串聯有不同阻值的電阻。當從IC1輸出的定時脈沖緻使IC2的③、②、④、⑦和⑩腳的電位依次發生變化時，就會使單向晶閘管VS1的觸發電流也随之改變，從而控制燈泡HL1以數秒改變一次亮度的方式進行調光。當IC2的計數輸出躍升到⑩腳時，其計數輸出被鎖定，燈光被控制在該亮度上而不再變化。由于該調光過程較為緩慢，故完全可以适應人們的視覺特點。

當環境光線較強時，IC1的定時時間較短，其③腳每秒輸出2～3個定時脈沖。在IC1輸出的定時脈沖觸發下，IC2的計數輸出不斷改變，其輸出過程隻需約2s。因此，該調光過程較為短暫。

在不同的環境光線下定時器 IC1 輸出不同頻率的脈沖，且當光線由暗向亮變化時，IC1輸出的脈沖頻率也相應升高，IC2的上述5個計數輸出端會分别産生5種不同的觸發電流，以控制單向晶閘管VS1的導通電流，從而控制燈泡産生5種不同的亮度等級。

在IC1的輸出脈沖觸發下，IC2的計數輸出電壓從③、②、④、⑦、⑩腳依次躍升，當計數高電平躍升到⑩腳時，IC2的計數輸出被鎖定，即使IC1不斷輸出觸發脈沖，IC2仍保持⑩腳輸出不變，直到電源開關斷開，IC2斷電為止。

提示

在該電路中，單向晶閘管VS1受IC2的控制，IC2受IC1的控制， IC1則受光敏電阻RG的控制。上述3個光控電路的負載能力都很有限，隻能控制一盞燈。

下面介紹的兩個電路比較适合于工廠、學校等用來自動控制路燈的開關。

圖1-28所示為一款光電集中控制器電路。

圖1-28 光電集中控制器電路

該電路采用了3個集成電路。IC1為TL084，這是一種最常用的四運放集成電路，有直插式和表面貼裝式兩種型号，如圖1-29所示。IC2為CD4011，這是一種集成邏輯門電路，也有直插式和表面貼裝式兩種。IC3為三端穩壓集成電路7812，可為負載電路提供穩定的12V電壓。

圖1-29 四運放集成電路TL084

(1)白天熄燈夜間亮燈電路

光敏電阻RG與R1的分壓信号經IC1A送入IC1B的⑤腳，與由RP1設定的IC1B的⑥腳的電平進行比較，由此來決定白天熄燈、夜間亮燈。

在光照強度大于5lx時，光敏電阻RG呈低阻狀态，使送入IC1B⑤腳的電壓低于⑥腳的設定電平，IC1B的⑦腳輸出低電平，其中一路經R6、C3等組成的延遲電路延遲約2min後，送入第二級比較器IC1C的⑩腳，使⑧腳也輸出低電平。該電平通過R7控制VT1截止，繼電器K釋放，此時電源通過K及R11使VT2導通，LED4亮，指示此時路燈熄滅。IC1B的⑦腳輸出的另一路電壓則直接送入IC1D的12腳，使14腳輸出低電平，LED1點亮，指示現在是白天。

在光照強度小于5lx時，光敏電阻RG呈高阻狀态，使送入IC1B的⑤腳的電壓高于⑥腳的設定電平，IC1B 的⑦腳輸出高電平，其中一路經 R6、C3 等組成的延遲電路延遲約2min後，送入第二級比較器IC1C的⑩腳，使⑧腳也輸出高電平。該電平通過R7控制VT1飽和，繼電器K吸合，LED3點亮，指示此時路燈點亮。同時VT2截止，LED4熄滅，⑦腳輸出的另一路電壓則直接送入IC1D的12腳，使14腳輸出高電平，LED2點亮，指示現在是夜間。

(2)自動控制與手動控制轉換電路

自動控制與手動控制轉換電路以IC2為核心。首次開機時，因C5的容量比C4的容量大，充電時間長，由IC2A、IC2B組成的雙穩态電路因⑥腳為低電平，使④腳為高電平，③腳為低電平。③腳輸出的信号分為兩路：一路送入IC2D，使其11腳輸出高電平，此時LED5不亮;另一路送入IC2C，使其⑩腳輸出高電平，通過R15控制VT3導通，以保障VT1飽和時繼電器K可靠吸合。同時LED5點亮，指示此時為自動控制狀态。

輕觸按鈕SB1使IC2A置高電平，通過IC2C、IC2D使⑩、11腳均為低電平，VT3截止，LED5熄滅，此時即使VT1飽和，繼電器K也不吸合，達到人工幹預斷電的目的。同時，LED6點亮，指示此時為人工斷電狀态。該狀态主要用于白天或夜間供電線路故障時斷電修理。再輕觸按鈕SB2，又恢複為自動控制狀态。

繼電器A、B觸點的輸出作為開關信号直接控制交流接觸器，控制功率由交流接觸器觸點的容量決定。RP1為照度轉換設定調整電位器，通過調整電位器可确定照度轉換數值。R2、C1為抗幹擾積分電路。R5為正反饋電阻，它使IC1B成為施密特比較器。12V穩壓電路為整個電路供電。

提示

該電路具有以下特點。

① 光電全自動控制，光照強度大于5lx時燈滅，光照強度不大于5lx時燈亮，差值±1lx。

② 帶有瞬間亮暗自動排除功能，時差為(2±0.3)min。

③ 自動控制與手動控制輕觸轉換功能。

④ 功能齊全的監測顯示功能。

⑤ 單線推出控制交流接觸器，可任意擴展控制功率。

圖1-30所示電路是以集成電路LM339和CD4011為主構成的多功能光控照明電路。其中，IC1(LM339)内部裝有4個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點如下。

圖1-30 多功能光控照明電路

① 失調電壓小，典型值為2mV。

② 電源電壓範圍寬，單電源電壓為2～36V，雙電源電壓為±1～±18V。

③ 對比較信号源的内阻限制範圍較寬。

④ 共模範圍很大。

⑤ 差動輸入電壓範圍較寬，大到可以等于電源電壓。

⑥ 輸出端電位可靈活方便地選用。

IC2(CD4011)是一塊四2輸入與非門集成電路。

光控電路由R1、RP1、RG、IC1-1等組成。在白天，光敏電阻RG由于受光照作用，其阻值變小，此時IC1-1的②腳輸出低電平，緻使VT1與VT2均截止，晶閘管VS1和VS2也截止，燈泡 HL1～HLn(燈泡的數量根據需要确定)不會點亮。在晚上，由于光敏電阻 RG無光照，其阻值變大，使IC1-1的②腳輸出高電平，解除了對IC2-2與IC2-3的封鎖。此時，可能有以下兩種情況。

① 當電網電壓低于220V時，經C1 濾波後的直流電壓會随之下降，經R2、RP2 分壓後加到IC1-2的⑥腳上的電壓也降低，其①腳輸出高電平并加到IC2-3的⑥腳，IC2-3的④腳輸出低電平，經IC2-4内部反相後由⑩腳輸出高電平，使VT2導通，KA1的線圈得電吸合，其動合觸點KA1閉合，VS1與VS2均導通，燈泡點亮。

② 在夜晚，電網電壓大于220V 時，IC1-2 的⑥腳電壓上升。當該腳電壓大于4V 時，IC1-2的①腳輸出低電平并加至IC2-3的⑥腳上，此時IC2-3的④腳輸出高電平，IC2-4的⑩腳輸出低電平，使VT2截止，KA1的線圈斷電釋放，其動合觸點KA1不動作，VS2截止。與此同時，IC2-3的④腳輸出的高電平也加至IC2-1的②腳，使其③腳輸出低電平，經IC2-2内部反相後從11腳輸出高電平，VT1導通，VS1得到直流觸發電壓也導通。由于VS1導通，故路燈獲得的是經半波整流後的直流脈沖電壓，燈泡消耗的功率減半，由此既可達到節能的目的，又可防止燈泡因夜裡電網電壓過高而被燒壞。

提示

在該電路中，VS1與VS2均采用的是20A/400V單向晶閘管，實際使用時晶閘管的功率應根據燈泡功率而定，要大于燈泡的總功率;KA1是一隻 9～12V 的小型繼電器，若負載電路中的燈泡較多，可适當加大其負載功率。該電路具有過電壓保護功能，較其他光控電路而言，實用性更強。

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