1.4　通用型光控燈開關

這里介紹的光控燈開關實物外形如圖1-24所示，它不僅可控制一般的白熾燈（即鎢絲燈泡），而且可控制高壓鈉燈、普通日光燈（即直管型熒光燈）、節能燈（又叫緊湊型熒光燈）、LED照明燈等，具有體積小、成本低、無觸點、抗干擾、低功耗（＜0.23W）、壽命長等優點，有普遍推廣價值。

該光控燈開關適合用來控制園區路燈、單位走廊燈、公用廁所燈、廣告燈和節日彩燈等，可實現白天電燈自動熄滅、晚上電燈自動點亮功能，經實際使用，證明具有較好的節電和延長電燈使用壽命效果。

1.4.1　工作原理

通用型光控燈開關的電路如圖1-25所示，其中H是為便于說明原理而繪出的被控電燈。

“555”時基集成電路A接成了典型的施密特光觸發器。白天，外界光線較強，光敏電阻器RL呈低電阻值，時基集成電路A的第2、6腳輸入電壓＞2/3VCC（VCC≈8.4V），第3腳輸出低電平，雙向晶閘管VS無觸發電流而阻斷，電燈H不亮；晚上，光敏電阻器RL失去外界光照呈高電阻值，使時基集成電路A的輸入端電壓＜1/3VCC，其輸出端第3腳跳變為高電平，雙向晶閘管VS經限流電阻器R2獲得合適觸發電流而導通，電燈H通電發光。

電路中，電阻器R1、電容器C1組成了抗干擾延時電路，以防止晚上瞬間的光線（雷電閃光、車輛燈光等）照射到光敏電阻器RL上面后，干擾電燈H正常發光。由于時基集成電路A構成的施密特光觸發器具有1/3VCC的回差電壓，因此有效避免了電燈H在開關臨界狀態下的閃亮，經實際試用，效果甚佳。壓敏電阻器RV并聯在雙向晶閘管VS的兩個主電流控制端（即第一陽極T1和第二陽極T2之間），它能有效地消除電網中的各種尖峰電壓，以及感性燈具（如高壓鈉燈等）在“開”“關”瞬間所產生的感應電壓，保護雙向晶閘管VS不因過電壓而擊穿。

1.4.2　元器件選擇

該通用型光控燈開關共用了16個電子元器件，其實物集體照如圖1-26所示。各元器件的具體說明如下。

A選用NE555或LM555、μA555、5G1555等型“555”時基集成電路，它是一種模擬、數字混合集成電路，采用雙列8腳直插式封裝（DIP-8），其引腳功能及排列如圖1-27所示。“555”時基集成電路具有定時精確、驅動能力強（輸出電流達200mA，可直接帶動普通電磁繼電器等）、電源電壓范圍寬（4.5～18V）、外圍電路簡單及用途廣泛等特點，非常適合電子愛好者制作時使用。

VD1選用穩定電壓是9.1V、最大耗散功率是1W的普通硅穩壓二極管，如1N4739、1N1770、2CW107型等；VD2選用1N4001或1N4004、1N4007型硅整流二極管。

VS選用BT136型（額定通態電流IT=4A，斷態重復峰值電壓UDRM≥600V）雙向晶閘管，它有三個引出腳：第一陽極T1、第二陽極T2和控制極（也稱門極）G。圖1-28所示是它的實物引腳排列和電路符號。讀者手頭如有T0405（4A、500V）、BTA04-600V型雙向晶閘管，可以直接進行代換，但必須要求控制極觸發電流IGT≤10mA。

RL用MG44-03型塑封光敏電阻器，其他亮阻≤5kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏電阻也可代用。RV用MYG471型氧化鋅壓敏電阻器，要求峰值電流≥100A。RP選用普通WH06-2型塑料封裝的小型臥式微調電位器，標稱電阻值200kΩ（塑殼上經常標有204字樣）。R1～R3均用RTX-1/8W型碳膜電阻器，標稱阻值依次為100kΩ、510Ω和470kΩ。

C1、C3用耐壓≥16V的CD11型電解電容器，標稱容量分別為100μF和220μF；C2用CT1型瓷介電容器，標稱容量為0.01μF；C4用優質CBB22-630V型聚丙烯電容器，標稱容量為0.68μF。X1～X4用兩個相同的可在電路板上直接焊接的雙線式接線端子。

1.4.3　動手制作

整個制作過程可分為加工外殼、焊接電路、組裝和調試三大步驟來完成，現分步介紹如下。

第一步：加工外殼。

該光控燈開關由于長期工作在220V照明電路中，因此對于外殼的電氣絕緣性能、機械強度等都有著較高的要求。這里我們借用圖1-29（a）所示的市售86系列單孔電視插座板及其適配的墻壁明式安裝用塑料底座盒作為外殼，既保證了制作的要求，又在實際應用時符合電工安裝規范，從而巧妙地解決了外殼難題。

86系列單孔電視插座板及其適配的墻壁明式安裝用塑料底座盒，一般家電商城、五金電料店、燈具店均可購買到，價格一般不會超過6元。購買時注意：應選擇圖1-29（b）所示的全塑料電視插座板，價格較貴、后座是金屬板的產品，反而不適合作為我們的選擇。

之所以選用單孔電視插座板，而不選用86系列的其他開關或插座板，是因為按照圖1-29（c）和圖1-29（d）所示的那樣，用一字形螺絲刀撬掉單孔電視插座板背面的插座芯后，面板中央暴露出來的小圓孔，正好用來作為光敏電阻器RL的感光窗口。為了防灰塵等，應按照圖1-29（e）所示，在面板背面的中央位置用強力膠粘貼上一片透明硬塑料片，這就如同給家里的窗口安裝上玻璃一樣。

另外，按照圖1-29（f）所示，在面板靠上側位置用電鉆開出一個?5mm的小孔，作為微調電位器RP的調節孔。同樣，為了防灰塵等，應給小孔配上合適的塑料或橡膠小塞子。筆者采用了圖1-29（g）所示的塑料鉚釘（常用于封閉電器面板的安裝螺釘孔口），效果很理想。實際應用時，每當要用小螺絲刀調節小孔內的微調電位器RP時，可先用小刀片方便地撬出小孔內的塑料鉚釘；調節結束，塞緊塑料鉚釘即可。當然，也可以圖省事，在小孔位置粘貼上不干膠小圖案或膠帶紙。

第二步：焊接電路。

首先，裁取一塊尺寸約為48mm×38mm的單孔環氧“洞洞板”，要求其能夠正好放入前面所改造好的單孔電視插座板背面的塑料方口槽內，如圖1-30所示。注意，不同廠家生產的單孔電視插座板，其背面的塑料方口槽大小有可能不一樣，應適當調整所裁取“洞洞板”的尺寸，使板子能夠恰好放進塑料槽內。所選“洞洞板”最好采用性能良好的環氧板，盡量不要選用質量無法保證的紙質板。采用“洞洞板”的好處是取材容易、使用方便，可省去制作印制電路板的麻煩，達到事半功倍的效果。

然后，按照圖1-31給出的電路板接線圖（注意：焊接面朝向讀者）進行焊接。焊接時充分利用元器件引腳飛線連接，要求焊點光亮整潔。焊接好的電路板實物如圖1-32所示。除微調電位器RP、光敏電阻器RL直接焊接在“洞洞板”的焊接面以外，其余元器件均安裝在“洞洞板”的正面（即元器件面）。光敏電阻器RL的感光頭應處在電路板的中央位置，并且感光頭距“洞洞板”的高度以1cm為宜。電阻器R2至雙向晶閘管VS的控制極G、雙向晶閘管VS第一陽極T1至接線端子X1的連接線，均采用“跳線”（適當長度的電線）連接。焊接線之間、元器件引腳線之間（如光敏電阻器RL）容易發生相碰的地方，都要套上合適的電工用絕緣管，以免工作時發生短路故障。另外，特別要強調的是：雙向晶閘管VS的第一陽極T1至接線端子X1、第二陽極T2至接線端子X4，以及接線端子X2至X3之間的連接線、壓敏電阻器RV的連接線，是光控開關的主電流通路，在控制較大功率的電燈H時，會通過較大的交流電流，一定要保證足夠的粗度，并采用銅接線。

第三步：組裝和調試。

焊接好的電路板，經反復檢查無問題后，便可進行組裝。首先，按照圖1-33（a）所示，采用電烙鐵加熱熔化熱熔膠棒的簡便方法，將電路板粘固在已加工改造好的插座板塑料后座上，注意電路板焊接面上的微調電位器RP調節旋鈕、光敏電阻器RL的感光面，分別正對著插座面板事先所開辟出的調節孔和感光窗口。然后，按照圖1-33（b）所示，用打印機在硬紙上面采用3號楷體字打印出“接電燈”和“接電源”（中間需空一字格）橫寫的文字，用剪刀裁合適（尺寸約42mm×11mm）后，采用薄型雙面不干膠粘貼在接線端子旁邊，以便在使用時提示正確接線。最后，按照圖1-33（c）所示，在有色硬紙（筆者采用的是淺粉紅復印紙）上采用小1號隸書字體打印出“光控燈開關”橫寫的文字，用剪刀裁合適（尺寸約48mm×12mm）后，亦采用雙面不干膠粘貼在面板正下方位置。至此，組裝工作完成，外觀看起來跟正規產品相差不大。

接下來，可通電檢測光控燈開關的性能，并預調光控靈敏度（即調節微調電位器RP），以方便實際安裝使用。具體步驟：首先，按照圖1-34（a）所示，給光控燈開關臨時接上電燈H（圖中為2U型220V、13W節能燈）和電源插頭，注意兩者在接線端子的位置不要接反。然后，將微調電位器RP的調節旋鈕預置于中間位置（可順、逆時針旋轉），并按照圖1-34（b）所示，在室內自然光照條件下，將電源插頭接入220V交流電插座。正常情況下，電燈H應發光至少30s，最長超不過1min，隨后自動熄滅。接著按照圖1-34（c）所示，用一片黑色塑料或硬紙板（其他不透光物體也可以），遮住光控燈開關面板上的感光窗口，經過15～30s，電燈H又會自動點亮。如果電燈H不能夠點亮或熄滅，可按照圖1-34（d）所示，用小螺絲刀反復一點一點地緩慢調節微調電位器RP的旋鈕，使得感光窗口蓋上黑色塑料片時，電燈H能夠點亮；取掉遮光的黑色塑料片后，電燈H應能夠自動熄滅。調節時注意，人手千萬不要去碰螺絲刀的金屬桿，以免觸電！每次調節微調電位器RP和蓋上、取掉黑色塑料片后，均需要等待15～60s，電燈H的狀態才能隨之反映出來，這一點需要記住，并且要準備好足夠的耐心去調節。沒有耐心的讀者，可以事先斷開電路板上電容器C1的任意一腳，暫時解除“延時”功能進行調試。調試完畢，再焊接好電容器C1的斷開腳即可。一般逆時針調節微調電位器RP的旋鈕時，光控靈敏度增加；順時針調節時，光控靈敏度會降低。通過調試，認為工作已正常的光控燈開關便可投入使用了。

如果檢測時電燈H始終不發光，或始終不會熄滅，說明電路存在故障。這時，應先斷開220V交流電源，接著重點檢查光敏電阻器RL、電阻器R1、微調電位器RP等是否開路，電容器C1是否漏電嚴重，可采用替換法進行判斷，直到排除故障為止。另外注意，雙向晶閘管VS擊穿、微調電位器RP的旋鈕順時針調到頭（非故障），均會導致電燈H常亮不熄；穩壓二極管VD1擊穿、時基集成電路A損壞、電阻器R2開路等，均會導致電燈H始終不發光。

1.4.4　投入使用

本光控燈開關的應用接線如圖1-35（a）所示。因為雙向晶閘管VS沒有加裝散熱片，所以只能控制400W以內的各種路燈、廁所照明燈、廣告燈和節日彩燈等。如欲控制一個住宅小區或某一單位、學校的大功率路燈組，可按照圖1-35（b）所示，將電燈H改接成220V交流接觸器KM，利用接觸器KM的大容量常開觸點再去控制大功率照明燈組H1～Hn（n為自然數）。光控燈開關的具體安裝位置選擇是有要求的，必須避開風雨侵蝕和燈光直射處，選擇光敏電阻器RL感受自然光良好的地方固定。

實際應用時，可按照圖1-36給出的流程示意圖進行光控燈開關的安裝：首先，在墻壁上選擇好具體的安裝位置（一般最理想處應該是屋檐下被控電燈兩根電源線所經過的地方），按照圖1-36（a）所示，用4顆自攻螺釘固定好光控燈開關的塑料底座盒。然后，在切斷交流供電（即斷開總閘開關）的條件下，將兩根220V交流電源線、兩根被控電燈電線（截斷該處所通過的被控電燈的兩根電源輸電線，即獲得這4根電線），均通過底座盒側面的小孔穿進底座盒內，在將4個電線頭正確地連接到電路板上面的4孔接線端子上之后（具體參見圖1-34），再按照圖1-36（b）所示，用兩顆?3mm×18mm的螺釘將光控燈開關安裝板固定在塑料底座盒上。最后，按照圖1-36（c）所示，扣壓上面板框，安裝即告結束。

安裝時特別注意：一定要首先切斷220V交流電的總閘開關，待安裝結束后再合上總閘開關，切不可帶電安裝，以免發生觸電事故！如果讀者是一名初學者，不具備電工實際操作能力，必須要有電工或老師現場指導，才能進行安裝應用，切記不可貿然行事！

對于普通手動壁式開關控制的現有公共廁所電燈、樓道燈等，不妨采用圖1-37所示的替換法進行光控燈開關的安裝。具體步驟：首先，斷開交流電總閘開關，按照圖1-37（a）～（d）所示，拆卸掉原有的86系列手動壁式開關；然后，按照圖1-37（e）～（h）所示，直接換成光控燈開關（所配塑料底座盒這里不用）；最后，閉合（復原）交流電總閘開關即可。但必須要注意：手動壁式開關所處的位置必須符合避開燈光直射且能夠良好感受到自然光變化這一先決條件，否則就不能直接替換，需要選擇另外的地方按照圖1-36所示進行安裝。在另外地方安裝時，原有手動壁式開關可不必拆除，將其置于常閉狀態，即可使光控燈開關處于通電正常工作狀態。如有時不需要被控電燈在晚上點亮，則可斷開手動壁式開關，即達到關燈節電目的。再次需要電燈工作時，閉合手動壁式開關即可。顯然，“光控燈開關+手動式壁式開關”構成的雙控燈開關，使用更方便、更節電。

光控燈開關安裝好后，一般還需仔細調試電路光控靈敏度微調電位器RP，使燈開關在所處環境下達到最佳工作狀態。具體方法：建議在夜幕降臨、需要點亮電燈的環境下，通過伸入調節孔內的小螺絲刀，逆時針一點一點緩慢轉動（以排除電容器C1延時作用影響）微調電位器RP的旋鈕，直到被控電燈剛好發光為止。如調試時電燈早已發光，可先順時針緩慢調節微調電位器RP的旋鈕，使電燈剛好熄滅；然后逆時針緩慢調節，直到電燈發光為止。調試完畢，塞緊調節孔所配的塑料鉚釘，防止灰塵等從該小孔進入內部。