如何用光敏電阻實現光控開關的電路控制?

勒克兒


光敏電阻對光線貼別敏感,光照越強電阻值越小;光照越暗電阻值越大。所以可以利用這個特性來搭建感光電路,並配合繼電器/三極管/MOS管等來實現光控開關。下面介紹利用光敏電阻、三極管、繼電器來實現光電開關的電路。

1.什麼是光敏電阻

光敏電阻的工作原理是基於內光電效應,光敏電阻對光線十分敏感,在沒有光照的情況下,光敏電阻呈現較高阻值的狀態,在強光照下其阻值迅速的減小,而呈現較低的阻值。下圖是光敏電阻的實物圖和特性曲線。

2.光控開關電路設計-三極管實現

以光敏電阻、滑動變阻器、三極管、繼電器為主要元器件所搭建的光控開關的電路如下圖所示。

圖中將光敏電阻和滑動變阻器串聯,並將公共點通過限流電阻連接NPN三極管的基極,NPN的集電極通過限流電阻接PNP的基極,繼電器接在PNP的發射極用於開關輸出。在黑暗的時候,調節滑動變阻器使阻值減小,直到使繼電器處於動作狀態。當光照很強時,光敏電阻的阻值開始變小,小到一定程度後使NPN三極管不足以導通,從而PNP三極管的基極是高電平導致PNP三極管截止,所以繼電器復位。

在繼電器輸出端接入照明燈的話,可以實現光線較暗時等自動點亮,而光亮達到了一定強度可以自動熄滅,從而實現了光控開關的作用。

3.光控開關電路設計-比較器實現

除了用三極管外,還可以使用比較器來實現,比較器需要在兩個輸入端做比較,電路和模塊圖如下圖所示。

上圖中也是通過滑動變阻器在調節臨界點的,比較器的輸出端驅動繼電器,從而實現光控繼電器輸出的作用。

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光敏電阻的阻值會隨著光線強弱而變化,想用光敏電阻製作光控開關,只要添加一個電壓比較器即可實現,其電路如下圖所示。

用LM393構成的光控開關。

LM393為低功耗雙電壓比較器,內含兩個相同的電壓比較器(這裡只使用其中一個),工作電壓範圍為2~36V。這裡的½LM393接成一個反相輸入電壓比較器,二極管VD1給LM393的同相輸入端③腳提供一個約0.6V的參考電壓。
LM393的引腳排列及功能。

DIP-8封裝的LM393。

在白天,由於光線較強,光敏電阻RG的阻值很小,LM393的反相輸入端②腳的電壓小於③腳的電壓,故LM393的輸出端①腳輸出為高電平,三極管VT截止,繼電器J無電不工作,其控制的負載也不工作。晚上光線變弱,RG的阻值變得很大,LM393的②腳電壓高於其③腳的電壓,故LM393的①腳輸出變為低電平,三極管VT導通,繼電器J得電工作,其觸點閉合,接通負載電源使其工作。這就是用光敏電阻及電壓比較器構成的簡單的光控開關。
光敏電阻的外形。

上圖電路的光控開關是白天繼電器不工作,晚上才會工作。若將光敏電阻RG和電阻R1調換一下,則白天該光控開關驅動繼電器工作,晚上繼電器不工作。該電路的工作電壓範圍為5~12V。圖中的電容C是用於提高光控開關的抗干擾能力。


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