1.6　手電筒光遙控交流開關(guān)

用一把手電筒就能遙控各種家用電器工作與否，這是多么有趣的事呀！這不是幻想，趕快按照下面的介紹動(dòng)手去實(shí)現(xiàn)吧！

這種用手電筒遙控家用電器工作與否的功能，是通過串接在家用電器外部供電回路中的光遙控交流開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)物外形如圖1-46所示。遙控交流開關(guān)電路巧妙地組裝在一個(gè)可移動(dòng)式交流電插座內(nèi)，與普通手電筒配合使用，無論是白天還是晚上，均能夠在10m范圍內(nèi)有效遙控普通電視機(jī)、收錄機(jī)（收音機(jī)）、電風(fēng)扇和照明燈具等設(shè)備“開”或“關(guān)”，具有良好的性能和較高的使用價(jià)值。

1.6.1　工作原理

手電筒光遙控交流開關(guān)的電路如圖1-47所示。電路核心器件為一國產(chǎn)新型記憶自鎖繼電器K，它的最大特點(diǎn)是觸點(diǎn)吸合和釋放均只需要一個(gè)電脈沖來執(zhí)行，這樣既簡化了電路、降低了成本、節(jié)省了電耗，又能很方便地實(shí)現(xiàn)開關(guān)的雙穩(wěn)態(tài)控制。

由電源插頭XP引入的220V交流電，經(jīng)過電阻器R2限流、晶體二極管VD3半波整流、穩(wěn)壓二極管VD2穩(wěn)壓和電容器C2濾波后，輸出12V直流電壓，供控制電路用電。這里電阻器R2阻值取的很大，原因有二：一是讓單向晶閘管VS導(dǎo)通后能夠自行關(guān)斷（詳見下一段敘述）；二是有效降低了開關(guān)自身的耗電量（整個(gè)裝置加上指示燈電路的耗電，超不過0.6W）。電容器C2容量也取的比較大，目的是讓其具備一定的儲(chǔ)能作用，以滿足記憶自鎖繼電器K動(dòng)作時(shí)線圈所必需的脈沖電功率。

平時(shí)，光敏電阻器RL因無突然變化的光線照射而呈較高阻值，單向晶閘管VS因無觸發(fā)電流而處于截止?fàn)顟B(tài)，記憶自鎖繼電器K不吸合，串入插座XS回路的繼電器觸點(diǎn)KH處于釋放狀態(tài)，插座XS內(nèi)所接用電器斷電不工作。當(dāng)用手電筒照射一次光敏電阻器RL時(shí)，RL受光照呈低阻值，電阻器R1兩端就會(huì)產(chǎn)生一正脈沖電壓，通過電容器C1耦合至單向晶閘管VS的控制極，觸發(fā)VS導(dǎo)通。于是，電容器C2通過記憶自鎖繼電器K的線圈快速放電，放電電流使K產(chǎn)生動(dòng)作，由其觸點(diǎn)KH接通插座XS的電源，使接入插座XS內(nèi)的用電器通電工作。電容器C2放電結(jié)束后，由于電阻器R2輸出電流（實(shí)測僅0.52mA）小于單向晶閘管VS維持導(dǎo)通的最小電流，故VS自行關(guān)斷。但記憶自鎖繼電器K卻依靠內(nèi)部特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)保持“鎖定”，從而實(shí)現(xiàn)了用電器始終通電工作。當(dāng)再一次（須間隔10s以上）用手電筒照射光敏電阻器RL時(shí)，單向晶閘管VS再次導(dǎo)通，已充好電的電容器C2通過記憶自鎖繼電器K的線圈又一次快速放電，放電電流使K釋放，由KH自動(dòng)切斷插座XS內(nèi)的用電器電源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用電器的遙控?cái)嚯姟?/p>

電路中，限流電阻器R3和發(fā)光二極管VD4組成了交流供電指示燈，只要插頭XP接入220V交流電插座，VD4就會(huì)一直發(fā)光，表示遙控開關(guān)處于通電待工作狀態(tài)。并接在單向晶閘管VS陽極和陰極兩端的常開型自復(fù)位按鍵開關(guān)SB，構(gòu)成了手動(dòng)控制按鍵。每按動(dòng)一次自復(fù)位按鍵開關(guān)SB，記憶自鎖繼電器K就會(huì)通電改變一次狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)近距離不用手電筒遙控，而直接用手按動(dòng)SB按鍵來控制用電器電源的“通”或“斷”，簡便而且有效。

手電筒光遙控交流開關(guān)的基本電路是筆者在1999年3月花費(fèi)了很大精力才設(shè)計(jì)出來的，近年來不斷對(duì)電路進(jìn)行了優(yōu)化，自認(rèn)為已具備“經(jīng)典”性。與目前同類電路相比較，電路設(shè)計(jì)的巧妙之處在于：一是流過光敏電阻器RL的電流經(jīng)電容器C1隔離直流電后才去觸發(fā)單向晶閘管VS，這樣做的目的是，即使在白天，或者在從夜晚轉(zhuǎn)向白天的過程中，RL阻值雖然會(huì)受到環(huán)境光線影響而產(chǎn)生很大變化，但其中變化過程比較緩慢，不會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的脈沖信號(hào)觸發(fā)單向晶閘管VS；而任何時(shí)候，只要施加手電筒突然變化的光照，總可以從電容器C1輸出一定強(qiáng)度的電脈沖，可靠觸發(fā)單向晶閘管VS導(dǎo)通工作。二是充分利用了許多人不太清楚的單向晶閘管VS的微電流觸發(fā)特性，一般只要有≥30μA（實(shí)測≥10μA就行）的脈沖電流，就能可靠觸發(fā)VS導(dǎo)通，這樣便使所設(shè)計(jì)出來的觸發(fā)電路顯得非常“簡單”。三是采用新型記憶自鎖繼電器，平時(shí)不耗電能，而觸發(fā)電能來自電容器C2的儲(chǔ)能。所以遙控開關(guān)自身非常節(jié)電，是一款符合節(jié)能要求的實(shí)用制作。

該電路經(jīng)實(shí)際使用，沒有出現(xiàn)過工作失誤和環(huán)境光線干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作，甚至環(huán)境光線稍有變化就不能正常工作的現(xiàn)象，唯一的要求是照射到光敏電阻器RL上的環(huán)境光線須比手電筒聚光暗一些，才能實(shí)現(xiàn)正常遙控。這也是后面實(shí)際制作時(shí)，將光敏電阻器RL裝入黑色塑料管中去的原因。當(dāng)照射到光敏電阻器RL上的環(huán)境光線比手電筒聚光亮?xí)r，遙控將會(huì)無法進(jìn)行，只能通過手動(dòng)控制按鍵開關(guān)SB控制用電器的工作狀態(tài)。該電路實(shí)際上是一款性價(jià)比很高的實(shí)用制作，它適合有關(guān)廠家直接開發(fā)出產(chǎn)品，也可應(yīng)用到其他低壓直流電路的控制中去，具體電路讀者可自己動(dòng)腦動(dòng)手設(shè)計(jì)出來，這里不再贅述。

1.6.2　元器件選擇

該制作共用了15個(gè)電子元器件，其中有10個(gè)電子元器件需要單獨(dú)購買，另外5個(gè)電子元器件在選購所用的成品移動(dòng)式220V交流電插座時(shí)便會(huì)包含，所以不再另行選購。需要單獨(dú)購買的電子元器件實(shí)物集體照如圖1-48所示。

K采用新穎工作電壓是12V的ZS-01F型記憶自鎖繼電器，它實(shí)質(zhì)上是一種靜態(tài)不耗電的雙穩(wěn)態(tài)繼電器；其外形尺寸及引腳排布如圖1-49所示。該器件共有五個(gè)端子，其中三個(gè)觸點(diǎn)（一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)）端子，兩個(gè)觸發(fā)（線圈）端子。觸發(fā)脈沖正、負(fù)均可（電源極性可以任意調(diào)換），每觸發(fā)一次繼電器狀態(tài)變換一次，觸發(fā)后由繼電器內(nèi)部特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)來保持觸點(diǎn)狀態(tài)“鎖定”，無須給繼電器再加電，這是有別于普通繼電器的最大特征之一。該器件的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)負(fù)荷為3A×220V（交流），工作壽命達(dá)10萬次，完全滿足控制一般家用電器的要求。

VS用MCR100-1或MCR100-6、BT169D、CR1AM-6等型硅塑料封裝小型單向晶閘管，其外形和引腳排列參見圖1-17。單向晶閘管也叫單向可控硅，它是一種具有三個(gè)PN結(jié)的功率型半導(dǎo)體器件，對(duì)外有陽極A、陰極K和控制極G三個(gè)引腳，應(yīng)用時(shí)注意不要接錯(cuò)引腳。VD1用1N4148型硅開關(guān)二極管，其作用是為電容器C1提供放電回路；VD2用12V、0.25W普通硅穩(wěn)壓二極管，如2CW60、1N4106型等；VD3用1N4007型硅整流二極管。

RL宜選用MG44-04型塑料樹脂封裝光敏電阻器。這種光敏電阻器的管芯由陶瓷基片構(gòu)成，在上面涂有硫化鎘多晶體并經(jīng)燒結(jié)制成；由于管芯怕潮濕，因此在其表面涂上了一層防潮樹脂。該封裝結(jié)構(gòu)的光敏電阻器，因?yàn)椴粠鈿ぃ苑Q為非密封型結(jié)構(gòu)光敏電阻器，它的受光面就是其頂部有曲線花紋的端面。RL也可用其他亮阻≤10kΩ、暗阻≥2MΩ的普通光敏電阻器來代替，亦可用3DU12、3DU22等型硅光敏三極管來代替（經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)，證明效果良好）。

R1、R2均用RTX-1/4W型碳膜電阻器。C1、C2用CD11-16V型電解電容器。

另有5個(gè)電子元器件——自復(fù)位按鍵開關(guān)SB、普通發(fā)光二極管VD4和它的限流電阻器R3、機(jī)裝式交流電多用三孔插座XS、交流電三極電源插頭XP。不專門選配，在必須選購的成品移動(dòng)式220V交流電插座中都會(huì)包含。

成品移動(dòng)式220V交流電插座參照?qǐng)D1-50購買，要求帶有手動(dòng)開關(guān)和發(fā)光二極管指示燈、帶有接地線（即電源插頭必須是三極），單元插座中能夠插入各種用電器的兩極和三極插頭，單元插座數(shù)量兩組，插座盒高（厚）度不小于34mm，以便制作時(shí)能夠裝下控制電路板。制作應(yīng)用時(shí)，拆除其中一個(gè)單元插座，騰出空間換之以控制電路板；余下的另一個(gè)單元插座，供接入被控用電器使用。

1.6.3　動(dòng)手制作

本制作由于是在普通成品移動(dòng)式交流電插座的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造并組裝的，因此制成的光遙控交流開關(guān)外觀漂亮，使用安全、方便、可靠。整個(gè)制作過程可分為加工改造成品移動(dòng)式交流電插座、制作電路板并焊接元器件、組裝電路三大步驟來完成，現(xiàn)分步介紹如下。

第一步：加工改造外殼。

首先，按照?qǐng)D1-51（a）～（e）所示，用螺絲刀退出成品移動(dòng)式交流電插座后蓋上的四顆固定螺釘，打開后蓋，用電烙鐵熔化并拆除各焊接點(diǎn)上的電線，再用螺絲刀退出下方靠近發(fā)光二極管端用來固定單元插座的兩顆螺釘，并拆除該單元插座。

然后，按照?qǐng)D1-51（f）～（h）所示，加工一塊與所拆單元插座面蓋大小完全一樣的絕緣蓋板（可用剝掉銅箔的單面敷銅電路板），把它安裝在所拆單元插座面蓋的位置，背面采用電烙鐵加熱熔化熱熔膠棒的簡便方法，用熱熔膠粘固牢靠，使得外殼既美觀，又保證安全。

最后，按照?qǐng)D1-51（i）和圖1-51（j）所示，在靠近發(fā)光二極管端的外殼側(cè)面，用電鉆打出?6mm的小孔，另取?6mm×20mm的一段黑色塑料管，水平插入外殼所開小孔，要求黑色塑料管伸出外殼約5mm，與外殼內(nèi)側(cè)接觸處用熱熔膠粘固即可。這樣，移動(dòng)式交流電插座的加工改造基本完成，可準(zhǔn)備按第三步進(jìn)行電路的組裝了。

第二步：制作并焊接電路板。

圖1-52為該手電筒光遙控交流開關(guān)的印制電路板接線圖。注意：銅箔及焊接面朝讀者，元器件在印制電路板的背面。印制電路板實(shí)際尺寸約為45mm×30mm，可采用刀刻法制作而成。制作印制電路板時(shí)注意，記憶自鎖繼電器K的5個(gè)引腳焊接孔和連接交流電主回路的三根引線焊接孔（按鍵開關(guān)SB引線除外），采用?1.5～1.2mm的小鉆頭打孔，其余元器件安裝孔均用?1～0.8mm的小鉆頭打孔。

圖1-53（a）是已制成的印制電路板實(shí)物圖；圖1-53（b）是焊接好元器件及其引接線的印制電路板實(shí)物圖。焊接時(shí)務(wù)必注意，光敏電阻器RL的引腳線保留長度為20mm左右，要求套上合適的絕緣管后再焊接。連接交流電主回路的紅色和藍(lán)色三根引線要有一定粗度，其銅芯直徑應(yīng)不小于1mm，以滿足傳輸強(qiáng)電流的需要。接電源插頭XP相線（火線）的紅色引線長度約為6cm，接插座XS相線端的紅色引線長度約為9cm，接插座XS零線（地線）端的藍(lán)色引線長度約為6cm。接按鍵開關(guān)SB的白色引線可細(xì)一些，長度以10cm左右為宜。另外，還要注意千萬不可焊錯(cuò)單向晶閘管VS的三個(gè)引腳以及焊反晶體二極管VD1和VD3、穩(wěn)壓二極管VD2、電解電容器C1和C2的正、負(fù)極引腳。

第三步：完成組裝。

首先，將焊接好的印制電路板按圖1-54（a）所示裝入加工改造好的移動(dòng)式交流電插座內(nèi)。光敏電阻器RL伸入事先粘固好的黑色塑料管內(nèi)，要求光敏電阻器RL的感光面與黑色塑料管外口沿保持5mm的距離，以獲得滿意的方向性和抗外界其他光線干擾能力。印制電路板的四角適當(dāng)位置處通過熱熔膠粘固在插座的內(nèi)壁上。

然后，對(duì)照?qǐng)D1-52的印制電路板接線圖和圖1-53（b）給出的焊接好元器件的電路板實(shí)物圖，按照?qǐng)D1-54（b）和圖1-54（c）所示，通過電線將印制電路板與插座內(nèi)所保留下來的電路正確焊接通。具體方法是：電源插頭XP的三根引線中，原有接單元插座XS零線端的藍(lán)色線和接接地端的黃色線（或黃綠相間線）不必改動(dòng)。將印制電路板上較長的紅色引線焊接在單元插座XS的相線端，藍(lán)色引線焊接在單元插座XS的零線端；將印制電路板上的白色引線焊接在按鍵開關(guān)SB的一端，另一端通過藍(lán)色引線焊接在單元插座XS的零線端；發(fā)光二極管VD及其限流電阻器R3（套在藍(lán)色的塑料絕緣管內(nèi)）所構(gòu)成的指示燈電路，共有兩個(gè)引線端，可不必區(qū)分極性，一端焊接在單元插座XS的零線端，另一端與印制電路板上較短的紅色引線相接后，再與插頭XP的棕色線（相線）頭相接。焊接時(shí)有些接線處應(yīng)事先預(yù)套上塑料絕緣管，以避免電路發(fā)生短路故障。

焊接完畢，將萬用表撥至R×10Ω擋，測量單元插座XS各接線端E（接地線）、L（相線）、N（零線）與電源插頭XP上對(duì)應(yīng)的電極（有標(biāo)志）間電阻，均應(yīng)為0（表示直通），而測量E和L、E和N接線端間的電阻時(shí)，萬用表指針應(yīng)不動(dòng)（表示電阻無窮大），這說明焊接無任何問題，可參照?qǐng)D1-51（a）和圖1-51（b）的逆過程裝好后蓋，進(jìn)行通電試用了。

一般來說，該制作只要元器件質(zhì)量有保證、焊接無誤，無須任何調(diào)試便可投入使用。

1.6.4　投入使用

該手電筒光遙控交流開關(guān)適合用來控制沒有遙控功能的電視機(jī)、收錄機(jī)、照明燈具、普通電風(fēng)扇等。使用時(shí)，首先將手電筒光遙控交流開關(guān)的電源插頭XP插入220V交流電插座，并檢查按鍵開關(guān)SB應(yīng)處于斷開狀態(tài)，這時(shí)光遙控交流開關(guān)上的電源指示燈發(fā)光，表示遙控開關(guān)進(jìn)入待工作狀態(tài)；再將被控用電器的電源插頭插入手電筒光遙控交流開關(guān)的插座XS內(nèi)，并且閉合用電器的電源開關(guān)；然后，用手電筒光照射一下感光窗口或者按動(dòng)一下按鍵開關(guān)SB，則被控用電器就會(huì)自動(dòng)通電工作；再次（≥10s）用手電筒光照射一下感光窗口或者按動(dòng)一下按鍵開關(guān)SB，被控用電器就會(huì)自動(dòng)斷電停止工作。

圖1-55給出了采用遙控交流開關(guān)控制普通臺(tái)式電風(fēng)扇的方法。首先將電風(fēng)扇的電源插頭從220V交流電供電插座上拔下來，將遙控交流開關(guān)的電源插頭就近插入220V交流電供電插座（墻壁或移動(dòng)插座均可），電風(fēng)扇的電源插頭改插在遙控交流開關(guān)的插座內(nèi)，閉合選定的電風(fēng)扇風(fēng)擋開關(guān)，便可用手電筒在一定范圍內(nèi)隨時(shí)遙控電風(fēng)扇工作了。

如果僅用該遙控交流開關(guān)控制單一用電器，還可不用外殼，而將圖1-53（b）焊接好的電路板直接裝入欲遙控的電視機(jī)、電風(fēng)扇、照明燈具等的機(jī)箱或底座腔內(nèi)。這時(shí)，圖1-52電路中的按鍵開關(guān)SB、插座XS和電阻器R3、發(fā)光二極管VD4構(gòu)成的指示燈，均可省掉不用，XP為用電器原有的220V交流電源插頭（三極或二極均可），原插座XS的接線端改為用電器的總電源接線端即可。具體接線讀者可參考圖1-47進(jìn)行改動(dòng)，這里不再贅述。

使用該手電筒光遙控交流開關(guān)時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)。

一是遙控距離與手電筒的光照強(qiáng)度、環(huán)境光線明暗程度等有直接關(guān)系。所用手電筒必須帶有良好的聚光罩，并且最少由兩節(jié)1.5V干電池供電。普通便攜式LED手電筒由于聚光性能和遠(yuǎn)距離光照強(qiáng)度還趕不上普通小電珠發(fā)光的手電筒，經(jīng)試驗(yàn)無法有效提高遙控距離，因此不推薦使用。但如采用聚光性能良好的強(qiáng)光LED手電筒，不僅可大幅度提高遙控距離，而且使用效果遠(yuǎn)優(yōu)于手電筒。另外，光遙控交流開關(guān)使用的環(huán)境光線越暗越有利于提高遙控距離，擺放光遙控交流開關(guān)時(shí)注意盡量不要讓光敏電阻器RL的感光窗口正對(duì)著自然光較強(qiáng)的窗口等，也不要對(duì)準(zhǔn)照明電燈，背著窗口和燈光放置效果最佳。

二是電路中的電容器C2充電需要時(shí)間。所以每次遙控“開（關(guān)）”后，須經(jīng)過10s左右方可再次遙控“關(guān)（開）”，之前進(jìn)行遙控不會(huì)改變開關(guān)狀態(tài)。這一特點(diǎn)對(duì)開關(guān)工作可靠性十分有益，它可有效杜絕每次手電筒光斷續(xù)照射光敏電阻器RL（實(shí)際中無法避免）而造成的開關(guān)頻繁動(dòng)作。

三是每次按動(dòng)按鍵開關(guān)SB時(shí)，不可太用力而使開關(guān)自鎖（即按鍵無法自動(dòng)彈回原位置，開關(guān)兩觸點(diǎn)一直閉合），否則下次無法進(jìn)行遙控，除非按動(dòng)SB按鍵解除自鎖后，再經(jīng)過10s才能正常遙控。

四是該遙控交流開關(guān)可控制500W以內(nèi)（純感性負(fù)載限制在100W內(nèi)）的各種220V交流用電器具，完全滿足一般家庭遙控的需要。

最后特別要強(qiáng)調(diào)的是：本制作（包括本書的大部分制作）均涉及220V交流電，讀者如果還不具備實(shí)際的電工操作能力，切記必須要有懂電子技術(shù)的電工專門現(xiàn)場指導(dǎo)，才能進(jìn)行制作與通電試用，否則容易發(fā)生事故！