触摸式照明灯电路.doc

完整word)触摸式照明灯电路
光控、触摸式控制延时照明灯电路设计
一、概述（功能描述）
    为节约楼道、走廊的照明灯用电,且避免为使声控灯亮而在夜晚发出的声响对他人造成影响，该电路设计实现了白天灯不亮，晚上在有人触摸时才亮，并且能够延时一定时间再自动熄灭，等待下一次被点亮的功能。（氖灯具有指示功能，使人们在黑暗中能找到触摸的位置。）
二、电路原理
该电路主要是利用两个晶闸管实现了对电路的开关控制，而光敏电阻和铜片则为晶闸管导通与否提供了条件。
白天，光敏电阻R受光照射时，处于低阻值状态,此时用手触碰触摸电极A，晶闸管VT2无法达到导通电压，故VT1和VT2均保持截止，照明灯E便不会在白天时被点亮。
    夜晚，光敏电阻R由于无光照,而变成高阻值状态,此时若用手触碰触摸电极A,晶闸管VT2门极将获得一个较高电位，使VT2导通。VT2导通后,交流电的正半周通过电阻R1和VT2对电解电容C快速充电,使VT1受触发而导通,照明灯E被点亮。触摸电极A上的人体感应信号消失后，VT2则截止，而C通过R2对VT1的门极放电，使VT1维持导通,故照明灯被点亮后能延时一定时间。当C放电完毕,VT1截止,灯熄灭。若再次触碰电极A，电路重复上述工作过程。
三、电路仿真及结果
原电路图:

附件3 参考文献
1。 11.光控延寿节电灯开关
工作原理
光控延寿节电灯开关的电路如图1-28所示。VS是普通的双向晶闸管，其交流触发电压是通过双向触发二极管VD后，从电容器C两端获得的.C两端的交流电压大小取决于电阻器R1和光敏电阻器RL对220V交流的分压(忽略电灯灯丝电阻）。
白天，光敏电阻器RL受自然光照射呈低电阻值，电容器C两端的充电电压小于双向触发二极管VD的转折电压（约30V），VD不导通,双向晶闸管VS因无触发电压而截止，电灯H不亮。此时，整个开关电路自身耗电甚微，实测总电流小于2mA。夜晚,环境自然光线变暗,RL呈高电阻(可达1MΩ以上），C两端交流电压不断升高,当超过VD的转折电压是，VD导通,VS从C两端获得触发电压亦导通，H通电发光。由于实现了电灯的光控自动开关，所以避免了公共场所电灯因有人开灯、无人关灯而造成的“常明灯"，杜绝了电能浪费。
    电路中，电阻器R1、R2、光敏电阻器RL和电容器C还构成了光敏式阻容移相电路，用以控制双向晶闸管VS的导通角，实现对电灯H工作电压的自动调节，从而起到延长灯泡寿命的作用.具体来讲,延长灯泡寿命是通过两个方面来实现的：其一,每当夜幕降临时,随着RL光电阻的逐渐变大,VS导通角和H两端工作电压逐渐增大，这就避免了使用普通机械开关时，每次开灯瞬间比正常时大10倍~20倍的强电流对冷态灯丝的冲击，对延长白炽灯的寿命起到了关键性作用;其二,通过人为调节移相电路,使电灯H长期工作在欠压（一般为160V左右）状态，这不仅节电、而且还能有效防止因深夜电网电压普遍升高（>220V）而造成的灯丝过电压加速老化，从根本上解决了路灯、公共厕所灯等寿命短的问题。笔者单位厕所里的照明电灯，在使用本开关之前，每月要更换2只~3只白炽灯泡，使用本开关以后，一年多时间尚未更换过一只灯泡。    

图1—28
参考文献：《电工实用电子制作》张晓东 吴有仓 著     国防工业出版社

2. 例106。触摸式延迟灯开关电路（1)
    触摸式延迟灯开关电路见图106，使用时只要用手摸一下电极片M，灯E即被点亮，间隔一小段时间,电灯能自动熄灭。
VD1、VS、C1、C2组成一个电容降压稳压整流线路，C2两端可输出12V左右的直流电压,三极管VT1和晶闸管VT2组成延迟触摸开关。平时，VT1处于截止状态,VD2无触发电压输出,晶闸管VT2关断,电灯E不亮。当人手触摸电极片时,人体感应的交流电流经R1注入三极管VT1的基极，使VT1导通，VD2就输出正向触发电流使VT2开通，电灯E随之点亮。与此同时C3通过VT1快速充电.人手离开电极片M时,C3仍经VD2向VT2的门极放电，因此能维持VT2导通，使电灯继续发光。当C3上电荷基本放完后，在交流电过零时，VT2关断，灯E才熄灭。
电灯点亮时间的长短，主要取决于C3或R2的数值。取值愈大，点亮时间愈长；反之，则短.采用图示数据，延迟时间约90s。如果要延长时间，最好加大C3的容量；反之,可减小C3或R2的数值。应注意,R2的阻值不能太大,否则晶闸管VT2不易关断。VT2应采用CR106、2N6565型等触发电流较小的塑封单向晶闸管(0。8~1A/400V）,其他元器件参数见图，别无特殊要求。

图106  触摸式延迟灯开关电路（1）
参考文献：《实用灯光控制电路300例》  陈有卿  编著   中国电力出版社

3。  例107。触摸式延迟灯开关电路（2)
    图107是采用“二线制”接法的触摸式延迟灯开关,可以直接取代普通的电灯开关,而不必更改室内原有布线，因此非常适宜楼梯走道照明开关或晚上熄灯时自动熄灯用.
二极管VD1~VD4、晶闸管VT3组成开关的主回路，三极管VT1、VT2等组成开关的控制回路.平时VT1、VT2均处于截止状态，VT3阻断，电灯E不亮。此时220V交流电经VD1～VD4整流、R3和VS使发光二极管LED点亮，用作夜间指示开关位置。这时流过E的电流仅2mA左右，不足以使电灯发光。需要开灯时，只要用手指触摸一下触摸电极片M，因人体的泄露电流经R5、R6注入VT2的基极,使VT2迅速导通，VT2的集电极变为低电平,VT1也随之导通。因此有触发电流经VT1注入VT3的门极使晶闸管开通,电灯E就通电发光。在VT2导通瞬间，C1通过VT2的c—e极间被并联在稳压管VS的两端,因此被迅速充上约12V的直流电荷.电灯点亮后，人手离开电极M，VT2恢复截止,但由于C1所贮存电荷通过R1向VT1发射结放电，使VT1继续保持导通状态，所以电灯仍能发光.当C1电荷放完后，VT1由导通态变为截止态，VT3失去触发电流，当交流电过零时，即关断，电灯熄灭。
电路延迟时间主要由电阻R1、R2和电容C1的数值决定，表4—1提供一组实验数据供读者制作参考。如要进一步增大延迟时间，课加大电容C1的容量。除了上述的主要因素外，VT1的β值及VT3的触发灵敏度对延迟时间也有影响。
表4—1                 C1充放电回路与延迟时间的关系
R1（kΩ）
R2（kΩ）
C1（μF）
延迟时间（s）
100
2.2
100
30
100
5。5
100
60
150
5。5
100
90
220
5.5
100
135

图107.触摸式延迟灯开关电路（2） 
参考文献:《实用灯光控制电路300例》  陈有卿  编著   中国电力出版社

4。 关于晶闸管

                                                       图   可控硅结构示意图和符号图 
晶闸管简介：
可控硅元件的特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管,简称晶闸管T，由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。见下图。它有三个PN结（J1、J2、J3）,从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G,所以它是一种四层三端的半导体器件。 
晶闸管的工作条件：
1。 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压,晶闸管都处于关短状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。 
晶闸管的特性:
（1) 反向特性
当门极G开路,阳极加上反向电压时（见图1)，J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，同时J3结也击穿,电流迅速增加，特性曲线OR段开始弯曲,弯曲处的电压URO称为“反向转折电压”。此后,晶闸管会发生永久性反向击穿。
（2）正向特性
当门极G开路,阳极A加上正向电压时(见图2），J1、J3结正偏,但J2结反偏,这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，如图2的特性曲线OA段开始弯曲，弯曲处的电压UBO称为“正向转折电压”。
 (3） 触发导通
    在门极G上加入正向电压时(如图所示)，因J3正偏，P2区的空穴进入N2区,N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在晶闸管的内部正反馈作用的基础上,加上IGT的作用，使晶闸管提前导通，导致伏安特性OA段左移，IGT越大,特性左移越快。
    参考资料来源:百度网