电路设计与工作原理 - 教室照明光感节电控制器的设计与应用

　　光感节电控制器电路如图1所示。

　　首先需要对市电进行T降压、IC1桥式整流和C1滤波，将220 V交流电转换为12V直流电压，用发光二极管D1作为电源通断指示灯。12V直流电通过光敏二极管D2和电阻R2、R3分压后加在时基电路NE555的2、6脚。当室内自然光照度下降时，光敏二极管D2的内阻慢慢变大，加在时基电路NE555的2、6脚电压会逐渐下降，当降至1/3VCC的时候，时基电路IC2输出状态反转，其3脚将输出高电平，使三极管V1和V2饱和导通，发光二极管D4通电发光，发光二极管D4在电路中的作用为照明指示灯，发光后，即表明室内光线暗，允许开启灯光;此时按下开关N1，电源将加在三极管V3的基极，使V3和V4饱和导通，同时，V4集电极电压经电阻反馈给V3基极，是V3和V4维持导通状态，保证继电器J吸合并自保，接通教室内照明电路，灯光开启;在需要关灯时按下开关N2，三极管V3和V4截止，继电器J释放，切断照明电路，灯光熄灭。

　　当室内自然光照度逐渐变强时，光敏二极管D2的内阻逐渐变小，加在时基电路NE555的2、6脚电压逐渐上升，直到升至2/3VCC时，其3脚就会输出低电平，使三极管V1和V2截止，后级电路断电，继电器J释放，教室内光源电路断开，灯光自动熄灭。

　　为防止夜晚闪电、车灯等瞬间强光照射光敏二极管D2使教室内照明电路断开，C2应使用容量较大的电容;同时为提高电路的可靠性，加入电容C3防止外界干扰;室内电路由通到断和由断到通的过程，会存在一定的滞后时间，在电路中加入电阻R5和R6，适当减小其阻值，滞后时间也就越短。

　　4 制作、调试与安装

　　(1)制作。将元器件焊接在电路板上，通过实际制作发现6 cm×9 cm的电路板较合适。焊接完成后将电路板放置于大小合适的机壳中，机壳最好采用价格低廉并易于购买和改制的塑料盒。需要注意的是，要把电源指示灯D1和照明指示灯D4露在塑料盒外面，便于通过指示灯进行开关操作。

　　(2)调试。主要对电路中可调电阻R2和R6进行调整，调整时需要照度测量计精确测量光照度：当室内自然光照度下降至需要照明(150 LUX)时，由下向上调整R6，直至照明指示灯D4发光;当室内自然光照度达到教学要求(200 LUX)时，由下向上调整R2，直到继电器J刚好释放，照明指示灯D4熄灭。

　　(3)安装。在实际安装使用时，需要注意以下两点：

　　1)光感控制元件安装位置：首先要确保光敏二极管不能被室内灯具光源照射到，因此要将其安装在窗口位置，方向面朝室外自然光照射到的方向，使其有效采集到自然环境下光照度。除此之外，还需考虑到楼宇、树木不同时间段阴影对光敏元器件的影响，调整至最佳位置。

　　2)自复位按钮开关N1和N1安装位置：可以利用原有的墙壁开关位置进行改装，在原有墙壁开关面板上钻两个孔进行电路接线安装。当教室内光线不足D4发光时，按下N1，室内灯光开启，晚自习下课后，按下N2，室内灯光熄灭。

　　5 结束语

　　制作好的控制器理论控制功率≤5 kW，实际控制教室内4路共16根日光灯灯管，应用于1座教学楼的24个教室内，通过近半年的使用，光感节电控制器的各项性能符合设计和使用要求，不仅节省用电量，而且教室内灯具及开关的维修量也大为减少。该控制器不仅可以适用于各类学校教室、实验室的灯光照明电路中，也可以用于办公室、走廊、路灯等场所，具有良好的推广价值。与此同时，如加入声控、红外遥感控制和单片机程序控制等，还可以达到更加智能化的全自动控制的效果。