新颖的光控式公用设施标志灯自动开关

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一些夜间公用服务机构门前,通常都安装有表示本服务机构的标志灯,以方便用户在夜间找寻。为了使用方便,这些标志灯应采用光控自动开关,使其能在天黑后自动点亮,天亮后又能自动熄灭。

但是,普通的“光控自动开关”电路大都仅采用一个光控敏感元件进行控制,它有一个很大的缺点,即在环境亮度变化相对缓慢的清晨和黄昏,控制电路处于开关转换的临界状态,总要使开关在“断开”和“接通”状态下频繁动作多次,才能达到稳定的开或关的状态,使照明灯在此期间频繁地闪亮,大大缩短了灯泡的使用寿命,而且这样的光控开关很难适应日光灯类的照明灯具。为此,本文介绍一款新颖的“光控式公用设施标志灯自动开关”电路,该电路具有结构简单、稳定可靠和安装使用方便等优点,特别是自动开关的开启和关闭动作的灵敏度可以分别设置,互不影响。同时,本电路还设置有防瞬间强光干扰的功能,可以有效地避免普通的光控开关电路在黄昏或黎明时,光线恰好处于光控开关动作的临界状态,开关易出现频繁动作的不稳定现象和遇有雷雨天的强闪电光使光控电路瞬间误动作。由于本电路采用继电器触点开关控制的工作方式,因此,可用其控制普通灯泡、日光灯、节能灯等多种照明灯具。

图1
图1 🔍原图 (789×494)

工作原理:电路如图1所示。该电路使用了一片CMOS“双D触发器”芯片(仅使用了其中的第一个D触发器,简称其为DC1),在DC1的1Q和1R揣度1Q-和1S端均接有由光敏电阻、电位器和普通电阻的串联网络,用其接成了一个特殊的RS触发器。1Q的输出端通过R2接至VT1的基极,通过VT1驱动继电器。C1、C2、VD1、VD2组成了典型的电容降压式稳压电路,可为电路提供12V稳定的工作电源。在天亮时,由于有较强的光线照射RG1和RG2,RG1和RG2的阻值均较小,通过调节RP1的阻值,使RG1与RP1、R3串联分压后,DC1的1R端电位高于触发器翻转的阈值,使DC1“置0”,1Q端输出低电位,VT1截止,继电器不吸合,照明灯不亮,电路处于静止状态。当天色变暗时,照射在RG1、RG2上的光线逐步减弱,其电阻逐步增大,通过调节RP2的阻值,使RG2与RP2、R4串联分压后DC1的1S端电位高于触发器翻转的阈值,DC1翻转“置1”,1Q端输出变为高电位,VT1导通,继电器吸合,接点闭合,照明灯被点亮,电路完成自动“开灯”功能。当天色渐渐变亮时,照射在RG1、RG2上的光线又逐步增强,其电阻逐步变小,使DC1的1R端电位逐渐升高,当1R端电位高于触发器翻转的阈值时,使DC1翻转“置0”,1Q端输出低电位,VT1恢复截止,继电器释放,照明灯熄灭,电路恢复静止状态。由于RG1和RG2是分别接在DC1的1Q与1R端和1S与地端,同时DC1的1R端和1S端的初始电位是由RP1、RP2分别调整设置的,这样就可以将本电路“开”和“关”设置不同的动作灵敏度,从而可以有效地避免电路开、关动作灵敏度相同时,在临界点易出现闪烁和抖动的问题。电路中C3是用来防止在电路处于“开”的状态时,RG1受到瞬间强光照射(如闪电)阻值瞬间变小,引起电路误“置0”,使开关瞬间关闭的问题出现。

图2
图2 🔍原图 (311×311)

元器件选择:IC1选用型号为CD4013B双D触发器芯片,其外引线排列如图2所示。RG1和RG2均选用暗阻≥1M,亮阻≤10k的光敏电阻。VT1选用3DG130B,β≥60。VD1选用稳压值为12V的稳压二极管。VD2选用IN4001型普通二极管。RP1和RP2选用小型实心电位器,将其直接焊接在印制电路板上即可。 C1选用1μ/400V的浸油电容器。K1选用吸合电压为12V的JRX-13F电磁继电器,为增大触点容量,可以将两组常开接点并联在一起使用。其余阻容元件为通用件,无特殊要求,可按照图1中所标数值灵活选用。本电路的印制电路板图如图3所示。全部电路可安装在一个大小适当的机壳内,注意为RG1和RG2设置透明窗口,以便于RG1和RG2受光照射。

图3
图3 🔍原图 (765×481)

调试方法:全部电路安装完毕经检查正确无误后,即可开始调试。调试最好在天黑后进行,并借助一个具有调光功能的台灯。首先将台灯调至最亮,将本电路放在台灯下面,使RG1、RG2均受光照射,调节RP1使VT1截止,继电器处于释放状态。然后将调光台灯的亮度调小,调节RP2使电路翻转,继电器吸合即可。调整好后可以再进一步进行检验,即调整调光台灯的亮度至最亮时,本电路继电器应当释放,逐步将调光台灯的亮度减小至一定时,本电路应能自动翻转,使继电器吸合,说明整个电路工作正常,可以投入使用。在实际使用时,可以根据所控制照明灯的使用环境和场合等具体情况,灵活设置本电路自动开、关动作的灵敏度,例如:可以将本电路自动开关“开”的灵敏度设置高一些,而将“关”的灵敏度设置低一些,这样,当天色稍微变暗时,本电路的自动开关即可将受控照明灯具打开,开始照明;而当天色较亮以后电路才会自动将照明灯熄灭,以适应通常的照明需要。 (光军)