1.4　通用型光控灯开关

这里介绍的光控灯开关实物外形如图1-24所示，它不仅可控制一般的白炽灯（即钨丝灯泡），而且可控制高压钠灯、普通日光灯（即直管型荧光灯）、节能灯（又叫紧凑型荧光灯）、LED照明灯等，具有体积小、成本低、无触点、抗干扰、低功耗（＜0.23W）、寿命长等优点，有普遍推广价值。

该光控灯开关适合用来控制园区路灯、单位走廊灯、公用厕所灯、广告灯和节日彩灯等，可实现白天电灯自动熄灭、晚上电灯自动点亮功能，经实际使用，证明具有较好的节电和延长电灯使用寿命效果。

1.4.1　工作原理

通用型光控灯开关的电路如图1-25所示，其中H是为便于说明原理而绘出的被控电灯。

“555”时基集成电路A接成了典型的施密特光触发器。白天，外界光线较强，光敏电阻器RL呈低电阻值，时基集成电路A的第2、6脚输入电压＞2/3VCC（VCC≈8.4V），第3脚输出低电平，双向晶闸管VS无触发电流而阻断，电灯H不亮；晚上，光敏电阻器RL失去外界光照呈高电阻值，使时基集成电路A的输入端电压＜1/3VCC，其输出端第3脚跳变为高电平，双向晶闸管VS经限流电阻器R2获得合适触发电流而导通，电灯H通电发光。

电路中，电阻器R1、电容器C1组成了抗干扰延时电路，以防止晚上瞬间的光线（雷电闪光、车辆灯光等）照射到光敏电阻器RL上面后，干扰电灯H正常发光。由于时基集成电路A构成的施密特光触发器具有1/3VCC的回差电压，因此有效避免了电灯H在开关临界状态下的闪亮，经实际试用，效果甚佳。压敏电阻器RV并联在双向晶闸管VS的两个主电流控制端（即第一阳极T1和第二阳极T2之间），它能有效地消除电网中的各种尖峰电压，以及感性灯具（如高压钠灯等）在“开”“关”瞬间所产生的感应电压，保护双向晶闸管VS不因过电压而击穿。

1.4.2　元器件选择

该通用型光控灯开关共用了16个电子元器件，其实物集体照如图1-26所示。各元器件的具体说明如下。

A选用NE555或LM555、μA555、5G1555等型“555”时基集成电路，它是一种模拟、数字混合集成电路，采用双列8脚直插式封装（DIP-8），其引脚功能及排列如图1-27所示。“555”时基集成电路具有定时精确、驱动能力强（输出电流达200mA，可直接带动普通电磁继电器等）、电源电压范围宽（4.5～18V）、外围电路简单及用途广泛等特点，非常适合电子爱好者制作时使用。

VD1选用稳定电压是9.1V、最大耗散功率是1W的普通硅稳压二极管，如1N4739、1N1770、2CW107型等；VD2选用1N4001或1N4004、1N4007型硅整流二极管。

VS选用BT136型（额定通态电流IT=4A，断态重复峰值电压UDRM≥600V）双向晶闸管，它有三个引出脚：第一阳极T1、第二阳极T2和控制极（也称门极）G。图1-28所示是它的实物引脚排列和电路符号。读者手头如有T0405（4A、500V）、BTA04-600V型双向晶闸管，可以直接进行代换，但必须要求控制极触发电流IGT≤10mA。

RL用MG44-03型塑封光敏电阻器，其他亮阻≤5kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻也可代用。RV用MYG471型氧化锌压敏电阻器，要求峰值电流≥100A。RP选用普通WH06-2型塑料封装的小型卧式微调电位器，标称电阻值200kΩ（塑壳上经常标有204字样）。R1～R3均用RTX-1/8W型碳膜电阻器，标称阻值依次为100kΩ、510Ω和470kΩ。

C1、C3用耐压≥16V的CD11型电解电容器，标称容量分别为100μF和220μF；C2用CT1型瓷介电容器，标称容量为0.01μF；C4用优质CBB22-630V型聚丙烯电容器，标称容量为0.68μF。X1～X4用两个相同的可在电路板上直接焊接的双线式接线端子。

1.4.3　动手制作

整个制作过程可分为加工外壳、焊接电路、组装和调试三大步骤来完成，现分步介绍如下。

第一步：加工外壳。

该光控灯开关由于长期工作在220V照明电路中，因此对于外壳的电气绝缘性能、机械强度等都有着较高的要求。这里我们借用图1-29（a）所示的市售86系列单孔电视插座板及其适配的墙壁明式安装用塑料底座盒作为外壳，既保证了制作的要求，又在实际应用时符合电工安装规范，从而巧妙地解决了外壳难题。

86系列单孔电视插座板及其适配的墙壁明式安装用塑料底座盒，一般家电商城、五金电料店、灯具店均可购买到，价格一般不会超过6元。购买时注意：应选择图1-29（b）所示的全塑料电视插座板，价格较贵、后座是金属板的产品，反而不适合作为我们的选择。

之所以选用单孔电视插座板，而不选用86系列的其他开关或插座板，是因为按照图1-29（c）和图1-29（d）所示的那样，用一字形螺丝刀撬掉单孔电视插座板背面的插座芯后，面板中央暴露出来的小圆孔，正好用来作为光敏电阻器RL的感光窗口。为了防灰尘等，应按照图1-29（e）所示，在面板背面的中央位置用强力胶粘贴上一片透明硬塑料片，这就如同给家里的窗口安装上玻璃一样。

另外，按照图1-29（f）所示，在面板靠上侧位置用电钻开出一个ϕ5mm的小孔，作为微调电位器RP的调节孔。同样，为了防灰尘等，应给小孔配上合适的塑料或橡胶小塞子。笔者采用了图1-29（g）所示的塑料铆钉（常用于封闭电器面板的安装螺钉孔口），效果很理想。实际应用时，每当要用小螺丝刀调节小孔内的微调电位器RP时，可先用小刀片方便地撬出小孔内的塑料铆钉；调节结束，塞紧塑料铆钉即可。当然，也可以图省事，在小孔位置粘贴上不干胶小图案或胶带纸。

第二步：焊接电路。

首先，裁取一块尺寸约为48mm×38mm的单孔环氧“洞洞板”，要求其能够正好放入前面所改造好的单孔电视插座板背面的塑料方口槽内，如图1-30所示。注意，不同厂家生产的单孔电视插座板，其背面的塑料方口槽大小有可能不一样，应适当调整所裁取“洞洞板”的尺寸，使板子能够恰好放进塑料槽内。所选“洞洞板”最好采用性能良好的环氧板，尽量不要选用质量无法保证的纸质板。采用“洞洞板”的好处是取材容易、使用方便，可省去制作印制电路板的麻烦，达到事半功倍的效果。

然后，按照图1-31给出的电路板接线图（注意：焊接面朝向读者）进行焊接。焊接时充分利用元器件引脚飞线连接，要求焊点光亮整洁。焊接好的电路板实物如图1-32所示。除微调电位器RP、光敏电阻器RL直接焊接在“洞洞板”的焊接面以外，其余元器件均安装在“洞洞板”的正面（即元器件面）。光敏电阻器RL的感光头应处在电路板的中央位置，并且感光头距“洞洞板”的高度以1cm为宜。电阻器R2至双向晶闸管VS的控制极G、双向晶闸管VS第一阳极T1至接线端子X1的连接线，均采用“跳线”（适当长度的电线）连接。焊接线之间、元器件引脚线之间（如光敏电阻器RL）容易发生相碰的地方，都要套上合适的电工用绝缘管，以免工作时发生短路故障。另外，特别要强调的是：双向晶闸管VS的第一阳极T1至接线端子X1、第二阳极T2至接线端子X4，以及接线端子X2至X3之间的连接线、压敏电阻器RV的连接线，是光控开关的主电流通路，在控制较大功率的电灯H时，会通过较大的交流电流，一定要保证足够的粗度，并采用铜接线。

第三步：组装和调试。

焊接好的电路板，经反复检查无问题后，便可进行组装。首先，按照图1-33（a）所示，采用电烙铁加热熔化热熔胶棒的简便方法，将电路板粘固在已加工改造好的插座板塑料后座上，注意电路板焊接面上的微调电位器RP调节旋钮、光敏电阻器RL的感光面，分别正对着插座面板事先所开辟出的调节孔和感光窗口。然后，按照图1-33（b）所示，用打印机在硬纸上面采用3号楷体字打印出“接电灯”和“接电源”（中间需空一字格）横写的文字，用剪刀裁合适（尺寸约42mm×11mm）后，采用薄型双面不干胶粘贴在接线端子旁边，以便在使用时提示正确接线。最后，按照图1-33（c）所示，在有色硬纸（笔者采用的是浅粉红复印纸）上采用小1号隶书字体打印出“光控灯开关”横写的文字，用剪刀裁合适（尺寸约48mm×12mm）后，亦采用双面不干胶粘贴在面板正下方位置。至此，组装工作完成，外观看起来跟正规产品相差不大。

接下来，可通电检测光控灯开关的性能，并预调光控灵敏度（即调节微调电位器RP），以方便实际安装使用。具体步骤：首先，按照图1-34（a）所示，给光控灯开关临时接上电灯H（图中为2U型220V、13W节能灯）和电源插头，注意两者在接线端子的位置不要接反。然后，将微调电位器RP的调节旋钮预置于中间位置（可顺、逆时针旋转），并按照图1-34（b）所示，在室内自然光照条件下，将电源插头接入220V交流电插座。正常情况下，电灯H应发光至少30s，最长超不过1min，随后自动熄灭。接着按照图1-34（c）所示，用一片黑色塑料或硬纸板（其他不透光物体也可以），遮住光控灯开关面板上的感光窗口，经过15～30s，电灯H又会自动点亮。如果电灯H不能够点亮或熄灭，可按照图1-34（d）所示，用小螺丝刀反复一点一点地缓慢调节微调电位器RP的旋钮，使得感光窗口盖上黑色塑料片时，电灯H能够点亮；取掉遮光的黑色塑料片后，电灯H应能够自动熄灭。调节时注意，人手千万不要去碰螺丝刀的金属杆，以免触电！每次调节微调电位器RP和盖上、取掉黑色塑料片后，均需要等待15～60s，电灯H的状态才能随之反映出来，这一点需要记住，并且要准备好足够的耐心去调节。没有耐心的读者，可以事先断开电路板上电容器C1的任意一脚，暂时解除“延时”功能进行调试。调试完毕，再焊接好电容器C1的断开脚即可。一般逆时针调节微调电位器RP的旋钮时，光控灵敏度增加；顺时针调节时，光控灵敏度会降低。通过调试，认为工作已正常的光控灯开关便可投入使用了。

如果检测时电灯H始终不发光，或始终不会熄灭，说明电路存在故障。这时，应先断开220V交流电源，接着重点检查光敏电阻器RL、电阻器R1、微调电位器RP等是否开路，电容器C1是否漏电严重，可采用替换法进行判断，直到排除故障为止。另外注意，双向晶闸管VS击穿、微调电位器RP的旋钮顺时针调到头（非故障），均会导致电灯H常亮不熄；稳压二极管VD1击穿、时基集成电路A损坏、电阻器R2开路等，均会导致电灯H始终不发光。

1.4.4　投入使用

本光控灯开关的应用接线如图1-35（a）所示。因为双向晶闸管VS没有加装散热片，所以只能控制400W以内的各种路灯、厕所照明灯、广告灯和节日彩灯等。如欲控制一个住宅小区或某一单位、学校的大功率路灯组，可按照图1-35（b）所示，将电灯H改接成220V交流接触器KM，利用接触器KM的大容量常开触点再去控制大功率照明灯组H1～Hn（n为自然数）。光控灯开关的具体安装位置选择是有要求的，必须避开风雨侵蚀和灯光直射处，选择光敏电阻器RL感受自然光良好的地方固定。

实际应用时，可按照图1-36给出的流程示意图进行光控灯开关的安装：首先，在墙壁上选择好具体的安装位置（一般最理想处应该是屋檐下被控电灯两根电源线所经过的地方），按照图1-36（a）所示，用4颗自攻螺钉固定好光控灯开关的塑料底座盒。然后，在切断交流供电（即断开总闸开关）的条件下，将两根220V交流电源线、两根被控电灯电线（截断该处所通过的被控电灯的两根电源输电线，即获得这4根电线），均通过底座盒侧面的小孔穿进底座盒内，在将4个电线头正确地连接到电路板上面的4孔接线端子上之后（具体参见图1-34），再按照图1-36（b）所示，用两颗ϕ3mm×18mm的螺钉将光控灯开关安装板固定在塑料底座盒上。最后，按照图1-36（c）所示，扣压上面板框，安装即告结束。

安装时特别注意：一定要首先切断220V交流电的总闸开关，待安装结束后再合上总闸开关，切不可带电安装，以免发生触电事故！如果读者是一名初学者，不具备电工实际操作能力，必须要有电工或老师现场指导，才能进行安装应用，切记不可贸然行事！

对于普通手动壁式开关控制的现有公共厕所电灯、楼道灯等，不妨采用图1-37所示的替换法进行光控灯开关的安装。具体步骤：首先，断开交流电总闸开关，按照图1-37（a）～（d）所示，拆卸掉原有的86系列手动壁式开关；然后，按照图1-37（e）～（h）所示，直接换成光控灯开关（所配塑料底座盒这里不用）；最后，闭合（复原）交流电总闸开关即可。但必须要注意：手动壁式开关所处的位置必须符合避开灯光直射且能够良好感受到自然光变化这一先决条件，否则就不能直接替换，需要选择另外的地方按照图1-36所示进行安装。在另外地方安装时，原有手动壁式开关可不必拆除，将其置于常闭状态，即可使光控灯开关处于通电正常工作状态。如有时不需要被控电灯在晚上点亮，则可断开手动壁式开关，即达到关灯节电目的。再次需要电灯工作时，闭合手动壁式开关即可。显然，“光控灯开关+手动式壁式开关”构成的双控灯开关，使用更方便、更节电。

光控灯开关安装好后，一般还需仔细调试电路光控灵敏度微调电位器RP，使灯开关在所处环境下达到最佳工作状态。具体方法：建议在夜幕降临、需要点亮电灯的环境下，通过伸入调节孔内的小螺丝刀，逆时针一点一点缓慢转动（以排除电容器C1延时作用影响）微调电位器RP的旋钮，直到被控电灯刚好发光为止。如调试时电灯早已发光，可先顺时针缓慢调节微调电位器RP的旋钮，使电灯刚好熄灭；然后逆时针缓慢调节，直到电灯发光为止。调试完毕，塞紧调节孔所配的塑料铆钉，防止灰尘等从该小孔进入内部。