教室照明光感节电控制器的设计与应用

　　当前大多数学校教室的照明依然采用手动控制开关，但往往由于人们节电意识淡漠以及疏于管理，即使在自然光充沛的情况下，教室内灯光长明的情况依然随处可见，不仅损耗了电能，同时也减少了灯具的使用寿命，照成资源浪费。为解决这一问题，笔者结合实际情况，经多次试验，设计并制作了针对学校教室灯具电路的光感节电控制器，应用于教室和实验室中，效果良好。

　　1 功能效果

　　根据学校日常教学和自习的情况，在不安装声控和红外探测器的情况下，如果单纯依靠光感控制，则夜间灯光不会自动熄灭。因此可采用光感自动控制电路和手动按钮来配合进行教室灯光的控制。在室内自然光照度达到满足正常教学要求时，灯光自动熄灭; 在阴雨天和晚上，室内光照度下降到一定程度后，灯具可以根据需要手动开启。

　　2 控制器构成

　　( 1) 市电转换。将220 V 交流电通过降压、整流和滤波转换为光感控制电路可以使用的12 V 直流电源。

　　( 2) 自然光检测组件。使用光敏二极管，将光信号转换为电信号的半导体器件，是控制器中的关键器件。需要注意的是，该组件必须放置于教室内灯光照射范围之外，只用于探测自然光线的强弱; 由于一些专业课程的授课对光线有特殊要求，这就需要该组件可以根据实际需求进行调整其自然光照度的敏感性。

　　( 3) 抗干扰电路： 控制器的设计还必须考虑到浮云或者外部强光如车灯、雷电等外界因素对自然光检测组件的干扰，需要加入输出延迟电路防止干扰，在收到外界干扰时，保证触发器电路在瞬时干扰的情况下不会翻转。

　　( 4) 时基电路NE555.NE555 是555 系列计时元件的一种，价格便宜且性能稳定，作为控制元件，光敏二极管由于光照度的变化会产生内阻变化而造成时基电路NE555 触发电压的改变，当降低或升高至一定阈值时，时基电路会输出相应的高、低电平，开启或关闭照明指示灯以及使继电器吸合或释放。

　　( 5) 继电器组件。因大部分学校教室都是用日光灯灯管照明而非白炽灯，日光灯管开启时的负电感效应会导致过冲电压较高，会烧坏可控硅器件，因此需要使用继电器控制照明电源。

　　3 电路设计与工作原理

　　光感节电控制器电路如图1 所示。

图1 光感节电控制器电路图

　　首先需要对市电进行T 降压、IC1桥式整流和C1滤波，将220 V 交流电转换为12 V 直流电压，用发光二极管D1作为电源通断指示灯。12 V 直流电通过光敏二极管D2和电阻R2、R3分压后加在时基电路NE555 的2、6 脚。当室内自然光照度下降时，光敏二极管D2的内阻慢慢变大，加在时基电路NE555 的2、6 脚电压会逐渐下降，当降至1 /3 VCC的时候，时基电路IC2输出状态反转，其3 脚将输出高电平，使三极管V1和V2饱和导通，发光二极管D4通电发光，发光二极管D4在电路中的作用为照明指示灯，发光后，即表明室内光线暗，允许开启灯光; 此时按下开关N1,电源将加在三极管V3的基极，使V3和V4饱和导通，同时，V4集电极电压经电阻反馈给V3基极，是V3和V4维持导通状态，保证继电器J 吸合并自保，接通教室内照明电路，灯光开启; 在需要关灯时按下开关N2,三极管V3和V4截止，继电器J 释放，切断照明电路，灯光熄灭。