太阳能楼宇梯灯的工作原理及制作过程

一、电路工作原理

太阳能节能环保楼宇梯灯的作品实物图如右图所示，设计电路如上图所示。它主要由太阳能电池板、蓄电池、稳压电路、光控电路和声光控制电路组成，原理框图如下图所示。当有太阳光照射时，太阳能电池板产生8～12V的直流电源经D1加入到6V蓄电池BT1两端，对BT1进行充电，BT1把电能储存起来，以便晚上或光线不够时使用。

1、当外部光线足够强时，光电二极管D2因受强光照射，其两端的电阻很小，导致Q1的基极电压低于1.8V，则Q1截止，Q2也相继截止，BT1的直流电源无法通过Q2的ec结加到后续各部分电路，LED不发亮。

2、在晚上或白天光线不够时，光电二极管D2因不受光照射，其两端的电阻很大，经R1、R2和光敏二极管两端电阻分压后，导致Q3的基极电压大于1.8V，则Q1饱和导通，Q2也相继饱和导通，BT1的直流电源通过Q2的ec结分两路进行供电，一路加到由Q3、D5、D6、D7、R3、C1组成的稳压电路，稳压为3.3V，再通过Q3的ce结加到多只LED（D8、D9）的两端，LED发亮，可为长廊、通道等提供照明；另一路加到由Q4、U1、MIC1、R9组成的声光控制电路，光敏电阻R9与声控输出为与非的关系，这时，R9的阻值较大，使与非门U1的第1脚为高电平，而第3脚电平取决于声控，当行人走过发出声音，MIC1拾取声信号，Q4瞬间由饱和导通变成截止，U1的第2脚为高电平，经与非门作用，第3脚输出为低电平，第4脚为高电平，D10导通，电源对C5进行充电，第8、9脚为高电平，经与非门的作用第10脚输出为低电平，第11脚输出为高电平，使Q5、Q6饱和导通，BT1电源再经过Q6的ec结加到由Q7、D11组成的稳压电路，把6V电压稳压为3.3V，为LED（D12、D13）供电，D12、D13发光，为行人提供照明。由于声控使D10瞬间导通，随后变为截止，所以在截止期间C5向R10放电，放电开始，第11脚仍输出为高电平维持D12、D13发光。当电容C5两端电压低于37V第11脚输出变为低电平，D12、D13熄灭，D12D13点亮的时间由R10、C5的时间常数决定。

二、制作过程

1.主要元件的选择

太阳能电池采用12v、100mA的太阳能电池板：D1为一只隔离二极管，本电路选择IN4001；BT1为畜电池；Q1、Q2、D2、D3、D4、R1、R2组成光控电路，光控电路由取样电路、基准电路、比较放大电路和调整电路组成，其中Q1为比较放大，Q2为调整，D2、R1、R2为取样，D2是一只光敏二极管，D3、D4提供基准电压，考虑负载工作电流情况，Q1采用9014，而Q2采用TIP42，D3、D4采用IN4148；Q3、D5、D6、D7组成稳压电路，D2采用3.0V的稳压管，D3采用1N4148的普通二极管，Q3采用TIP41；R4为限流电阻，采用2W10Q；C2、C3为高、低频的滤波电容，C2采用2200uF门0V的电解电容，C3采用O1uF的陶瓷电容。MIC1、Q4、U1、R9、Q5、Q6组成声光控制电路，Q4、Q5采用9014，U1采用4011，Q6用8550。Q7、R12、D11组成稳压电路用3.9V稳压管，Q7用8050。

2.调试

按图连接电路，先用直流稳压电源测试现行LED工作电压，根据所测试的电压确定稳压电路输出电压的大小，再调光控电路，具体方法如下：

（1）用直流稳压电源直接对LED进行测试，调节其输出的直流电压3～5V，观察LED发亮及负载电流的情况，确定稳压电路输出的电压为36V。

（2）用黑布遮住光敏二极管。用一字的螺丝刀调节R2电阻的阻值，使输出约为3～3.6V的直流电压，如果无法实现，可调整取样电路中的上偏置电阻R1或改变基准电路中的二极管的个数，再调节R2便可实现。

（3）根据第一步测试确定电压值，调整稳压电路的D5稳压值，若无法找到合适的稳压管，可在D5的阳极串入普通二极管D6、D7，直到稳压电路输出为36V。

（4）调节R10、C5的参数，来确定D12、D13的LED点亮的时间。

三。使用说明

本作品采用太阳能电池板创作的太阳能路灯，由于太阳能电池板容易损坏，使用者必须小心使用。作品面板上有一个红色的按键S1为维修开关，有一个光控的窗口。当有阳光照射，作品会将太阳能转为电能并贮存，按下维修开关，光控电路根据窗口光线情况，确定对梯灯电路供电，在梯灯电路中，采取声控、光控对LED（D12、D13）实行自动控制。