教室照明光感節(jié)電控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

作者：時(shí)間：2011-12-10 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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首先需要對(duì)市電進(jìn)行T降壓、IC1橋式整流和C1濾波，將220 V交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電壓，用發(fā)光二極管D1作為電源通斷指示燈。12V直流電通過(guò)光敏二極管D2和電阻R2、R3分壓后加在時(shí)基電路NE555的2、6腳。當(dāng)室內(nèi)自然光照度下降時(shí)，光敏二極管D2的內(nèi)阻慢慢變大，加在時(shí)基電路NE555的2、6腳電壓會(huì)逐漸下降，當(dāng)降至1／3VCC的時(shí)候，時(shí)基電路IC2輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)，其3腳將輸出高電平，使三極管V1和V2飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管D4通電發(fā)光，發(fā)光二極管D4在電路中的作用為照明指示燈，發(fā)光后，即表明室內(nèi)光線(xiàn)暗，允許開(kāi)啟燈光；此時(shí)按下開(kāi)關(guān)N1，電源將加在三極管V3的基極，使V3和V4飽和導(dǎo)通，同時(shí)，V4集電極電壓經(jīng)電阻反饋給V3基極，是V3和V4維持導(dǎo)通狀態(tài)，保證繼電器J吸合并自保，接通教室內(nèi)照明電路，燈光開(kāi)啟；在需要關(guān)燈時(shí)按下開(kāi)關(guān)N2，三極管V3和V4截止，繼電器J釋放，切斷照明電路，燈光熄滅。
當(dāng)室內(nèi)自然光照度逐漸變強(qiáng)時(shí)，光敏二極管D2的內(nèi)阻逐漸變小，加在時(shí)基電路NE555的2、6腳電壓逐漸上升，直到升至2／3VCC時(shí)，其3腳就會(huì)輸出低電平，使三極管V1和V2截止，后級(jí)電路斷電，繼電器J釋放，教室內(nèi)光源電路斷開(kāi)，燈光自動(dòng)熄滅。
為防止夜晚閃電、車(chē)燈等瞬間強(qiáng)光照射光敏二極管D2使教室內(nèi)照明電路斷開(kāi)，C2應(yīng)使用容量較大的電容；同時(shí)為提高電路的可靠性，加入電容C3防止外界干擾；室內(nèi)電路由通到斷和由斷到通的過(guò)程，會(huì)存在一定的滯后時(shí)間，在電路中加入電阻R5和R6，適當(dāng)減小其阻值，滯后時(shí)間也就越短。

4 制作、調(diào)試與安裝
(1)制作。將元器件焊接在電路板上，通過(guò)實(shí)際制作發(fā)現(xiàn)6 cm×9 cm的電路板較合適。焊接完成后將電路板放置于大小合適的機(jī)殼中，機(jī)殼最好采用價(jià)格低廉并易于購(gòu)買(mǎi)和改制的塑料盒。需要注意的是，要把電源指示燈D1和照明指示燈D4露在塑料盒外面，便于通過(guò)指示燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。
(2)調(diào)試。主要對(duì)電路中可調(diào)電阻R2和R6進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)需要照度測(cè)量計(jì)精確測(cè)量光照度：當(dāng)室內(nèi)自然光照度下降至需要照明(150 LUX)時(shí)，由下向上調(diào)整R6，直至照明指示燈D4發(fā)光；當(dāng)室內(nèi)自然光照度達(dá)到教學(xué)要求(200 LUX)時(shí)，由下向上調(diào)整R2，直到繼電器J剛好釋放，照明指示燈D4熄滅。
(3)安裝。在實(shí)際安裝使用時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)：
1)光感控制元件安裝位置：首先要確保光敏二極管不能被室內(nèi)燈具光源照射到，因此要將其安裝在窗口位置，方向面朝室外自然光照射到的方向，使其有效采集到自然環(huán)境下光照度。除此之外，還需考慮到樓宇、樹(shù)木不同時(shí)間段陰影對(duì)光敏元器件的影響，調(diào)整至最佳位置。
2)自復(fù)位按鈕開(kāi)關(guān)N1和N1安裝位置：可以利用原有的墻壁開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行改裝，在原有墻壁開(kāi)關(guān)面板上鉆兩個(gè)孔進(jìn)行電路接線(xiàn)安裝。當(dāng)教室內(nèi)光線(xiàn)不足D4發(fā)光時(shí)，按下N1，室內(nèi)燈光開(kāi)啟，晚自習(xí)下課后，按下N2，室內(nèi)燈光熄滅。

5 結(jié)束語(yǔ)
制作好的控制器理論控制功率≤5 kW，實(shí)際控制教室內(nèi)4路共16根日光燈燈管，應(yīng)用于1座教學(xué)樓的24個(gè)教室內(nèi)，通過(guò)近半年的使用，光感節(jié)電控制器的各項(xiàng)性能符合設(shè)計(jì)和使用要求，不僅節(jié)省用電量，而且教室內(nèi)燈具及開(kāi)關(guān)的維修量也大為減少。該控制器不僅可以適用于各類(lèi)學(xué)校教室、實(shí)驗(yàn)室的燈光照明電路中，也可以用于辦公室、走廊、路燈等場(chǎng)所，具有良好的推廣價(jià)值。與此同時(shí)，如加入聲控、紅外遙感控制和單片機(jī)程序控制等，還可以達(dá)到更加智能化的全自動(dòng)控制的效果。