光控电路的工作原理 [复制链接]

光控电路的特点是根据环境光的变化进行自动控制，在照明控制、报警电路、电子玩具等领域得到广泛应用。

光控路灯控制器

光控路灯控制器能够实时检测环境光，并依据环境光的变化自动控制路灯的开启或关闭。光控路灯控制器电路如图3-1所示，包括主控电路、光控电路、电源电路等部分，图3-2所示为其原理方框图。

(1)光控原理

主控器件采用双向晶闸管VS，实现了无触点开关控制，体积小、寿命长、造价低、开关速度快。太阳能电池BP和晶体管VT等组成光控电路，控制双向晶闸管VS的导通与截止。

无光照时(夜晚)，太阳能电池BP无输出电压，晶体管VT因无基极偏置电流而截止，+5V电压加至双向晶闸管VS控制极，使VS导通，照明灯EL点亮。

有光照时(白天)，太阳能电池BP在光照下产生输出电压，使晶体管VT导通，将+5V电压旁路，双向晶闸管VS因失去控制极触发电压，在过零时截止，关闭照明灯EL。

(2)电源电路

电容器C1、整流二极管VD1和VD2、稳压二极管VD3等组成电容降压整流电源电路，为控制电路提供+5V电压。C1(0.1μF)为降压电容器，在V、50Hz电源下可提供约6.9mA电流。交流电正半周时，V电源经C1降压、VD1整流、C2滤波、VD3稳压后，输出+5V直流电压。VD2为续流二极管，在交流电负半周时为C1提供充放电通道。R1为C1的泄放电阻。

光控变色龙

变色龙是一个非常有趣的电子玩具，当用手电筒照射它的左眼时，它便会变色。当用手电筒照射它的右眼时，它便会停止变色。

变色龙电路如图3-6所示。光敏二极管VD11、VD12分别构成光控A和光控B电路。与非门D1、D2构成RS触发器，D3、D4构成门控多谐振荡器。R5、C2和R6、C3等分别构成积分电路A和积分电路B，晶体管VT1、VT2和VT3、VT4分别构成两个达林顿复合管射极跟随器，用作缓冲级并驱动发光二极管。VD1～VD10是10个变色发光二极管。图3-7所示为电路原理方框图。

(1)积分电路

多谐振荡器的两个互为反相的输出端Q和杠Q，分别接积分电路A和B。当Q=1、杠Q=0时，A积分电路输出端电压逐步上升，B积分电路输出端电压逐步下降。当Q=0、杠Q=1时，A电压逐步下降，B电压逐步上升。A、B两电压呈反方向变化，如图3-8所示。正是这个互相反方向变化的A、B电压，使变色发光二极管变色。

(2)变色原理

将A和B两个积分电路的输出电压，分别经限流电阻后接变色发光二极管。设初始状态为红色管芯电流IR=0、绿色管芯电流IG=1，变色发光二极管发绿光。

随着时间的推移，IR逐渐增大、IG逐渐减小，光色由绿向橙逐渐变化。当IR=IG时，变色发光二极管发橙光。当IR=1、IG=0时，变色发光二极管发红光。接着，IR逐渐减小、IG逐渐增大，光色由红向橙进而向绿逐渐变化。如此周而复始，实现了“绿→橙→红→橙→绿→……”的光色变化，如图3-9所示。

(3)控制电路

当有光照射到光控电路A时，将RS触发器置“1”，门控多谐振荡器起振，积分电路A和B输出互为反向变化的电压，使变色发光二极管周期性变色。

当有光照射到光控电路B时，将RS触发器置“0”，门控多谐振荡器停振，变色发光二极管停止变色。

报晓公鸡

这是一只电子报晓公鸡，每当天亮时，它会像一只真正的大公鸡一样，发出洪亮的“喔喔喔…”的报晓声，既能及时唤醒您起床，又给您的居室平添了一份田园情趣。

报晓公鸡电路如图3-10所示，由光控电路、整形电路、电子开关、模拟鸡叫电路、功放电路和扬声器等部分组成。图3-11所示为报晓公鸡方框图。

(1)电路工作原理

报晓公鸡电路的核心是声效集成电路KD(IC)，内部存储有公鸡叫的声音，一经触发便会发出模拟的公鸡叫声。KD的电源受单向晶闸管VS控制，而VS导通与否则由光控电路触发。

天亮时，光控电路输出高电平，经整形电路产生触发信号，去触发单向晶闸管VS导通，接通了KD的工作电源，使其发出模拟公鸡叫声信号，经晶体管VT3功率放大后驱动扬声器BL发声。

单向晶闸管VS一旦导通，便不再依赖触发电压而持续导通状态，模拟公鸡也就叫个不停，直至您醒来关闭电源开关S为止。

(2)光控电路

光控电路由光敏二极管VD、可变电阻R1和电阻R2等组成。无光照时，光敏二极管VD截止，R1上端电压约为0V。有光照时，光敏二极管VD导通，R1上端电压约为3V，经VT1、VT2整形后，触发晶闸管VS导通。电容C1的作用是滤除短暂的光脉冲干扰，防止误触发。R2是微调可变电阻，调节R2的大小，即可改变光控灵敏度。