1.6　手电筒光遥控交流开关

用一把手电筒就能遥控各种家用电器工作与否，这是多么有趣的事呀！这不是幻想，赶快按照下面的介绍动手去实现吧！

这种用手电筒遥控家用电器工作与否的功能，是通过串接在家用电器外部供电回路中的光遥控交流开关来实现的，其实物外形如图1-46所示。遥控交流开关电路巧妙地组装在一个可移动式交流电插座内，与普通手电筒配合使用，无论是白天还是晚上，均能够在10m范围内有效遥控普通电视机、收录机（收音机）、电风扇和照明灯具等设备“开”或“关”，具有良好的性能和较高的使用价值。

1.6.1　工作原理

手电筒光遥控交流开关的电路如图1-47所示。电路核心器件为一国产新型记忆自锁继电器K，它的最大特点是触点吸合和释放均只需要一个电脉冲来执行，这样既简化了电路、降低了成本、节省了电耗，又能很方便地实现开关的双稳态控制。

由电源插头XP引入的220V交流电，经过电阻器R2限流、晶体二极管VD3半波整流、稳压二极管VD2稳压和电容器C2滤波后，输出12V直流电压，供控制电路用电。这里电阻器R2阻值取的很大，原因有二：一是让单向晶闸管VS导通后能够自行关断（详见下一段叙述）；二是有效降低了开关自身的耗电量（整个装置加上指示灯电路的耗电，超不过0.6W）。电容器C2容量也取的比较大，目的是让其具备一定的储能作用，以满足记忆自锁继电器K动作时线圈所必需的脉冲电功率。

平时，光敏电阻器RL因无突然变化的光线照射而呈较高阻值，单向晶闸管VS因无触发电流而处于截止状态，记忆自锁继电器K不吸合，串入插座XS回路的继电器触点KH处于释放状态，插座XS内所接用电器断电不工作。当用手电筒照射一次光敏电阻器RL时，RL受光照呈低阻值，电阻器R1两端就会产生一正脉冲电压，通过电容器C1耦合至单向晶闸管VS的控制极，触发VS导通。于是，电容器C2通过记忆自锁继电器K的线圈快速放电，放电电流使K产生动作，由其触点KH接通插座XS的电源，使接入插座XS内的用电器通电工作。电容器C2放电结束后，由于电阻器R2输出电流（实测仅0.52mA）小于单向晶闸管VS维持导通的最小电流，故VS自行关断。但记忆自锁继电器K却依靠内部特殊的机械结构保持“锁定”，从而实现了用电器始终通电工作。当再一次（须间隔10s以上）用手电筒照射光敏电阻器RL时，单向晶闸管VS再次导通，已充好电的电容器C2通过记忆自锁继电器K的线圈又一次快速放电，放电电流使K释放，由KH自动切断插座XS内的用电器电源，实现了对用电器的遥控断电。

电路中，限流电阻器R3和发光二极管VD4组成了交流供电指示灯，只要插头XP接入220V交流电插座，VD4就会一直发光，表示遥控开关处于通电待工作状态。并接在单向晶闸管VS阳极和阴极两端的常开型自复位按键开关SB，构成了手动控制按键。每按动一次自复位按键开关SB，记忆自锁继电器K就会通电改变一次状态，从而实现近距离不用手电筒遥控，而直接用手按动SB按键来控制用电器电源的“通”或“断”，简便而且有效。

手电筒光遥控交流开关的基本电路是笔者在1999年3月花费了很大精力才设计出来的，近年来不断对电路进行了优化，自认为已具备“经典”性。与目前同类电路相比较，电路设计的巧妙之处在于：一是流过光敏电阻器RL的电流经电容器C1隔离直流电后才去触发单向晶闸管VS，这样做的目的是，即使在白天，或者在从夜晚转向白天的过程中，RL阻值虽然会受到环境光线影响而产生很大变化，但其中变化过程比较缓慢，不会产生一定强度的脉冲信号触发单向晶闸管VS；而任何时候，只要施加手电筒突然变化的光照，总可以从电容器C1输出一定强度的电脉冲，可靠触发单向晶闸管VS导通工作。二是充分利用了许多人不太清楚的单向晶闸管VS的微电流触发特性，一般只要有≥30μA（实测≥10μA就行）的脉冲电流，就能可靠触发VS导通，这样便使所设计出来的触发电路显得非常“简单”。三是采用新型记忆自锁继电器，平时不耗电能，而触发电能来自电容器C2的储能。所以遥控开关自身非常节电，是一款符合节能要求的实用制作。

该电路经实际使用，没有出现过工作失误和环境光线干扰产生误动作，甚至环境光线稍有变化就不能正常工作的现象，唯一的要求是照射到光敏电阻器RL上的环境光线须比手电筒聚光暗一些，才能实现正常遥控。这也是后面实际制作时，将光敏电阻器RL装入黑色塑料管中去的原因。当照射到光敏电阻器RL上的环境光线比手电筒聚光亮时，遥控将会无法进行，只能通过手动控制按键开关SB控制用电器的工作状态。该电路实际上是一款性价比很高的实用制作，它适合有关厂家直接开发出产品，也可应用到其他低压直流电路的控制中去，具体电路读者可自己动脑动手设计出来，这里不再赘述。

1.6.2　元器件选择

该制作共用了15个电子元器件，其中有10个电子元器件需要单独购买，另外5个电子元器件在选购所用的成品移动式220V交流电插座时便会包含，所以不再另行选购。需要单独购买的电子元器件实物集体照如图1-48所示。

K采用新颖工作电压是12V的ZS-01F型记忆自锁继电器，它实质上是一种静态不耗电的双稳态继电器；其外形尺寸及引脚排布如图1-49所示。该器件共有五个端子，其中三个触点（一组转换触点）端子，两个触发（线圈）端子。触发脉冲正、负均可（电源极性可以任意调换），每触发一次继电器状态变换一次，触发后由继电器内部特殊的机械结构来保持触点状态“锁定”，无须给继电器再加电，这是有别于普通继电器的最大特征之一。该器件的转换触点负荷为3A×220V（交流），工作寿命达10万次，完全满足控制一般家用电器的要求。

VS用MCR100-1或MCR100-6、BT169D、CR1AM-6等型硅塑料封装小型单向晶闸管，其外形和引脚排列参见图1-17。单向晶闸管也叫单向可控硅，它是一种具有三个PN结的功率型半导体器件，对外有阳极A、阴极K和控制极G三个引脚，应用时注意不要接错引脚。VD1用1N4148型硅开关二极管，其作用是为电容器C1提供放电回路；VD2用12V、0.25W普通硅稳压二极管，如2CW60、1N4106型等；VD3用1N4007型硅整流二极管。

RL宜选用MG44-04型塑料树脂封装光敏电阻器。这种光敏电阻器的管芯由陶瓷基片构成，在上面涂有硫化镉多晶体并经烧结制成；由于管芯怕潮湿，因此在其表面涂上了一层防潮树脂。该封装结构的光敏电阻器，因为不带外壳，所以称为非密封型结构光敏电阻器，它的受光面就是其顶部有曲线花纹的端面。RL也可用其他亮阻≤10kΩ、暗阻≥2MΩ的普通光敏电阻器来代替，亦可用3DU12、3DU22等型硅光敏三极管来代替（经实际试验，证明效果良好）。

R1、R2均用RTX-1/4W型碳膜电阻器。C1、C2用CD11-16V型电解电容器。

另有5个电子元器件——自复位按键开关SB、普通发光二极管VD4和它的限流电阻器R3、机装式交流电多用三孔插座XS、交流电三极电源插头XP。不专门选配，在必须选购的成品移动式220V交流电插座中都会包含。

成品移动式220V交流电插座参照图1-50购买，要求带有手动开关和发光二极管指示灯、带有接地线（即电源插头必须是三极），单元插座中能够插入各种用电器的两极和三极插头，单元插座数量两组，插座盒高（厚）度不小于34mm，以便制作时能够装下控制电路板。制作应用时，拆除其中一个单元插座，腾出空间换之以控制电路板；余下的另一个单元插座，供接入被控用电器使用。

1.6.3　动手制作

本制作由于是在普通成品移动式交流电插座的基础上进行改造并组装的，因此制成的光遥控交流开关外观漂亮，使用安全、方便、可靠。整个制作过程可分为加工改造成品移动式交流电插座、制作电路板并焊接元器件、组装电路三大步骤来完成，现分步介绍如下。

第一步：加工改造外壳。

首先，按照图1-51（a）～（e）所示，用螺丝刀退出成品移动式交流电插座后盖上的四颗固定螺钉，打开后盖，用电烙铁熔化并拆除各焊接点上的电线，再用螺丝刀退出下方靠近发光二极管端用来固定单元插座的两颗螺钉，并拆除该单元插座。

然后，按照图1-51（f）～（h）所示，加工一块与所拆单元插座面盖大小完全一样的绝缘盖板（可用剥掉铜箔的单面敷铜电路板），把它安装在所拆单元插座面盖的位置，背面采用电烙铁加热熔化热熔胶棒的简便方法，用热熔胶粘固牢靠，使得外壳既美观，又保证安全。

最后，按照图1-51（i）和图1-51（j）所示，在靠近发光二极管端的外壳侧面，用电钻打出ϕ6mm的小孔，另取ϕ6mm×20mm的一段黑色塑料管，水平插入外壳所开小孔，要求黑色塑料管伸出外壳约5mm，与外壳内侧接触处用热熔胶粘固即可。这样，移动式交流电插座的加工改造基本完成，可准备按第三步进行电路的组装了。

第二步：制作并焊接电路板。

图1-52为该手电筒光遥控交流开关的印制电路板接线图。注意：铜箔及焊接面朝读者，元器件在印制电路板的背面。印制电路板实际尺寸约为45mm×30mm，可采用刀刻法制作而成。制作印制电路板时注意，记忆自锁继电器K的5个引脚焊接孔和连接交流电主回路的三根引线焊接孔（按键开关SB引线除外），采用ϕ1.5～1.2mm的小钻头打孔，其余元器件安装孔均用ϕ1～0.8mm的小钻头打孔。

图1-53（a）是已制成的印制电路板实物图；图1-53（b）是焊接好元器件及其引接线的印制电路板实物图。焊接时务必注意，光敏电阻器RL的引脚线保留长度为20mm左右，要求套上合适的绝缘管后再焊接。连接交流电主回路的红色和蓝色三根引线要有一定粗度，其铜芯直径应不小于1mm，以满足传输强电流的需要。接电源插头XP相线（火线）的红色引线长度约为6cm，接插座XS相线端的红色引线长度约为9cm，接插座XS零线（地线）端的蓝色引线长度约为6cm。接按键开关SB的白色引线可细一些，长度以10cm左右为宜。另外，还要注意千万不可焊错单向晶闸管VS的三个引脚以及焊反晶体二极管VD1和VD3、稳压二极管VD2、电解电容器C1和C2的正、负极引脚。

第三步：完成组装。

首先，将焊接好的印制电路板按图1-54（a）所示装入加工改造好的移动式交流电插座内。光敏电阻器RL伸入事先粘固好的黑色塑料管内，要求光敏电阻器RL的感光面与黑色塑料管外口沿保持5mm的距离，以获得满意的方向性和抗外界其他光线干扰能力。印制电路板的四角适当位置处通过热熔胶粘固在插座的内壁上。

然后，对照图1-52的印制电路板接线图和图1-53（b）给出的焊接好元器件的电路板实物图，按照图1-54（b）和图1-54（c）所示，通过电线将印制电路板与插座内所保留下来的电路正确焊接通。具体方法是：电源插头XP的三根引线中，原有接单元插座XS零线端的蓝色线和接接地端的黄色线（或黄绿相间线）不必改动。将印制电路板上较长的红色引线焊接在单元插座XS的相线端，蓝色引线焊接在单元插座XS的零线端；将印制电路板上的白色引线焊接在按键开关SB的一端，另一端通过蓝色引线焊接在单元插座XS的零线端；发光二极管VD及其限流电阻器R3（套在蓝色的塑料绝缘管内）所构成的指示灯电路，共有两个引线端，可不必区分极性，一端焊接在单元插座XS的零线端，另一端与印制电路板上较短的红色引线相接后，再与插头XP的棕色线（相线）头相接。焊接时有些接线处应事先预套上塑料绝缘管，以避免电路发生短路故障。

焊接完毕，将万用表拨至R×10Ω挡，测量单元插座XS各接线端E（接地线）、L（相线）、N（零线）与电源插头XP上对应的电极（有标志）间电阻，均应为0（表示直通），而测量E和L、E和N接线端间的电阻时，万用表指针应不动（表示电阻无穷大），这说明焊接无任何问题，可参照图1-51（a）和图1-51（b）的逆过程装好后盖，进行通电试用了。

一般来说，该制作只要元器件质量有保证、焊接无误，无须任何调试便可投入使用。

1.6.4　投入使用

该手电筒光遥控交流开关适合用来控制没有遥控功能的电视机、收录机、照明灯具、普通电风扇等。使用时，首先将手电筒光遥控交流开关的电源插头XP插入220V交流电插座，并检查按键开关SB应处于断开状态，这时光遥控交流开关上的电源指示灯发光，表示遥控开关进入待工作状态；再将被控用电器的电源插头插入手电筒光遥控交流开关的插座XS内，并且闭合用电器的电源开关；然后，用手电筒光照射一下感光窗口或者按动一下按键开关SB，则被控用电器就会自动通电工作；再次（≥10s）用手电筒光照射一下感光窗口或者按动一下按键开关SB，被控用电器就会自动断电停止工作。

图1-55给出了采用遥控交流开关控制普通台式电风扇的方法。首先将电风扇的电源插头从220V交流电供电插座上拔下来，将遥控交流开关的电源插头就近插入220V交流电供电插座（墙壁或移动插座均可），电风扇的电源插头改插在遥控交流开关的插座内，闭合选定的电风扇风挡开关，便可用手电筒在一定范围内随时遥控电风扇工作了。

如果仅用该遥控交流开关控制单一用电器，还可不用外壳，而将图1-53（b）焊接好的电路板直接装入欲遥控的电视机、电风扇、照明灯具等的机箱或底座腔内。这时，图1-52电路中的按键开关SB、插座XS和电阻器R3、发光二极管VD4构成的指示灯，均可省掉不用，XP为用电器原有的220V交流电源插头（三极或二极均可），原插座XS的接线端改为用电器的总电源接线端即可。具体接线读者可参考图1-47进行改动，这里不再赘述。

使用该手电筒光遥控交流开关时应注意以下四点。

一是遥控距离与手电筒的光照强度、环境光线明暗程度等有直接关系。所用手电筒必须带有良好的聚光罩，并且最少由两节1.5V干电池供电。普通便携式LED手电筒由于聚光性能和远距离光照强度还赶不上普通小电珠发光的手电筒，经试验无法有效提高遥控距离，因此不推荐使用。但如采用聚光性能良好的强光LED手电筒，不仅可大幅度提高遥控距离，而且使用效果远优于手电筒。另外，光遥控交流开关使用的环境光线越暗越有利于提高遥控距离，摆放光遥控交流开关时注意尽量不要让光敏电阻器RL的感光窗口正对着自然光较强的窗口等，也不要对准照明电灯，背着窗口和灯光放置效果最佳。

二是电路中的电容器C2充电需要时间。所以每次遥控“开（关）”后，须经过10s左右方可再次遥控“关（开）”，之前进行遥控不会改变开关状态。这一特点对开关工作可靠性十分有益，它可有效杜绝每次手电筒光断续照射光敏电阻器RL（实际中无法避免）而造成的开关频繁动作。

三是每次按动按键开关SB时，不可太用力而使开关自锁（即按键无法自动弹回原位置，开关两触点一直闭合），否则下次无法进行遥控，除非按动SB按键解除自锁后，再经过10s才能正常遥控。

四是该遥控交流开关可控制500W以内（纯感性负载限制在100W内）的各种220V交流用电器具，完全满足一般家庭遥控的需要。

最后特别要强调的是：本制作（包括本书的大部分制作）均涉及220V交流电，读者如果还不具备实际的电工操作能力，切记必须要有懂电子技术的电工专门现场指导，才能进行制作与通电试用，否则容易发生事故！