自制5v光控開關(guān)原理圖（四款模擬電路設(shè)計(jì)原理圖詳解） - 全文

光控開關(guān)原理圖（一）

原理圖的設(shè)計(jì)

通過改變μA741的正向與反向輸入電壓的不同使μA741的輸出端輸出穩(wěn)定的高電平或低電平從而使8050晶體三極管導(dǎo)通或截止來控制繼電器的錫合與斷開。

如圖3.1與圖3.2中由電阻R1和滑動變阻器R2共同分得VCC的5V電壓，電阻R4和滑動變阻器R3共同分得VCC的5V電壓。μA741的正向輸入電壓取自滑動變阻器R3，反向輸入電壓取自電阻R1。通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R3能改變此光控開關(guān)的靈敏度。從μA741的輸出端接一個保護(hù)電阻R5再接入到8050晶體三極管的基極。8050晶體三極管的發(fā)射極接地，集電極通過整流二極管1N4007與電源VCC相連構(gòu)成通路。5V固態(tài)繼電器的一端與8050晶體三極管的集電極和VCC相連，另一端與LED燈相連。

圖3.1無光照是LED燈變亮

當(dāng)無光照時，由于光敏二極管反向接在電路中，因?yàn)楣饷舳O管具有單向?qū)щ娦?，無光照時光敏二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，用滑動變阻器代替光敏二極管時，即通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使電阻變大，使滑動變阻器分得的VCC的電壓變多，從而使得R1上分得的電壓變少，既而使得μA741反向輸入端的電壓變小。當(dāng)反向輸入端的電壓變的小于正向輸入端的電壓時，如圖1中μA741正向輸入端電壓為4.284V，反向輸入端電壓為3.125V時，μA741電壓比較器的輸出為高電平4.118V。（只要μA741的反向輸入端電壓小于正向輸入端的電壓，電壓比較器的輸出恒為高電平4.118V。）由于μA741的輸出為高電平4.118V足以是8050晶體三極管導(dǎo)通。從而使5V固態(tài)繼電器錫合相當(dāng)于開關(guān)閉合而使LED燈導(dǎo)通發(fā)光。

圖3.2有光照時LED燈變滅

當(dāng)有光照時，光敏二極管由于受到光照產(chǎn)生光電流，用滑動變阻器反映出來即是滑動變阻器R2的阻值變小。即可通過滑動滑動變阻器的滑片使其阻值變小，便能模擬出光敏二極管受光照時的變化。當(dāng)滑動變阻器R2電阻變小時，R2上分得的電壓變小，即固體電阻R1上分得的電壓變大，即μA741的反向輸入端的電壓變大。當(dāng)μA741反向輸入端的電壓比正向輸入端的電壓大，即上圖2中μA741的正向輸入電壓4.286V，反向輸入電壓4.717V時，μA741的輸出變?yōu)榈碗娖?81.772mV。（只要μA741的反向輸入電壓大于正向輸入電壓，其輸出恒為低電平881.772mV）由于從μA741輸出的低電平不足以使8050晶體三極管導(dǎo)通。因此不能使得5V固態(tài)繼電器錫合，相當(dāng)于開關(guān)斷開而不能使LED燈導(dǎo)通，所以LED燈變滅。

原理圖

圖3.3PCB板的原理圖

光控開關(guān)原理圖（二）

　　光控開關(guān)電路如下圖，主要特點(diǎn)是白天有光照，燈泡不亮，夜晚黯淡無光，電路自動通電，燈泡亮起。

　　白天在較強(qiáng)光照下，光導(dǎo)管227A（一種光敏電阻）兩端阻值很小，約20~50kΩ，晶體管VT2獲得基極電流而導(dǎo)通，VT1從R2上得到正偏電壓也導(dǎo)通，繼電器線圈KA得電，繼電器的常閉觸電②、③斷開，兩只晶閘管V1和V2沒有觸發(fā)信號而不導(dǎo)通，因而燈泡EL不亮。

　　夜幕降臨時，隨著光照強(qiáng)度下降，光導(dǎo)管227A的阻值不斷增加，最終可達(dá)1MΩ左右，VT1因基極電流太小而截止，VT1也相應(yīng)截止，繼電器KA失電釋放，常閉觸電②、③閉合，晶閘管V1、V2因其兩控制相連而處于雙向?qū)顟B(tài)，電源被接通，照明燈亮。

　　圖中，電容器C3用于防止夜間瞬時強(qiáng)光干擾引起照明燈熄滅。而當(dāng)光亮強(qiáng)度在臨界點(diǎn)附件緩慢變化時，易引起繼電器顫動而使燈光閃動，C2可以過濾掉脈沖電流，避免照明燈閃亮。

光控開關(guān)原理圖（三）

5V電源，5V繼電器，三極管，光敏電阻，滑變做個光控開關(guān)控制繼電器工作電路。

光控開關(guān)原理圖（四）

上圖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(qiáng)，光敏電阻器RG呈低阻值，三極管VT導(dǎo)通，繼電器K吸合，其常開觸點(diǎn)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，被控電器停止作。

上圖為典型的暗通開關(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(dǎo)通，其集電極輸出低電平，故VT2截止，K不動作。當(dāng)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(dǎo)通，K吸合動作，從而實(shí)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?。上圖是一個實(shí)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(qiáng)弱如何，只要無直射光線射入遮光筒，RG均無強(qiáng)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(dāng)用手電筒或激光筆對準(zhǔn)遮光筒里的RG照射一下，RG立刻呈低電阻，VT1導(dǎo)通，因VT1導(dǎo)通時其等效電阻很小，C1很快充滿電荷，VT2也導(dǎo)通，K吸合，被控電器工作。停止光照后，VT1雖恢復(fù)截止，但Cl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(dǎo)通態(tài)。Cl電荷隨放電逐漸減少，當(dāng)不足以維持VT2導(dǎo)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C】放電時間常數(shù)決定，但VT2的B值對延遲時間影響很大，若B值較小，就限制了R的取值，故要求p值在200以上，VT2最好能采用達(dá)林頓復(fù)合管。

上圖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：用電簡或激光筆照一下RG2，VT2立刻導(dǎo)通，K吸合，其常開觸點(diǎn)之一K-l閉合對電路自鎖，另一個常開觸點(diǎn)可使被控電器通電工作。需要關(guān)機(jī)時，只要再照射一下RG1，使VT1迅速導(dǎo)通，VT1的導(dǎo)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(dǎo)通時的基極電位，有利于照射RG1的關(guān)機(jī)操作。VD2如改用發(fā)光二極管，還能起到開關(guān)機(jī)狀態(tài)指示。

上圖是單敏感器光控開關(guān)，用激光筆或電筒照射時能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)按一下“開機(jī)”，長按一下“關(guān)機(jī)”的操作。工作過程是：對RG短暫照射一下，VT1導(dǎo)通，電流一路經(jīng)VT1、VD1、R2注入VT3基極，使VT3迅速導(dǎo)通，K動作吸合，其一個常開觸點(diǎn)K-l閉合對電路自鎖，另一個常開觸點(diǎn)可使被控電器通電，實(shí)現(xiàn)“開機(jī)”操作。電流另一路經(jīng)VT1、Rl向Cl充電，使Cl兩端電位上升，但由于RG受光照射時間很短，Cl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(jī)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(dǎo)通，使VT.3的基極電位下拉，迫使VT3截止，K釋放，所有常開觸點(diǎn)跳開，從而實(shí)現(xiàn)“關(guān)機(jī)”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。