创客:80例玩转趣味电子小制作
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2.9 门控照明电灯

给家中室内普通照明电灯附加上门控开关,在不影响电灯正常使用的前提下,可使电灯新增主人进出房门自动照明和房门未关妥光提醒两种功能,为你的家庭生活带来方便和安全。

整个门控开关仅由5个电子元器件和2个接线桩构成,经作者本人实际安装使用,证明效果良好。心动不如行动,赶快按下面的介绍自己动手制作吧。

2.9.1 工作原理

门控照明电灯的电路如图2-26所示。虚线右边为原照明电灯电路,左边为新增门控开关电路。新增门控开关的两个接线桩X1、X2,直接与原电灯开关SA两端相接。当SA闭合时,电灯H正常发光,新增门控开关不起作用;只有在SA断开的条件下,新增门控开关才会发挥作用。平常,新增门控开关在电灯开关SA断开时,自身耗电甚微,实测静态电流小于2.2mA。

图2-26 门控照明电灯电路图

新增门控开关电路主要由双向晶闸管VS、双向触发二极管VD、光敏电阻器RL和小型轻触开关SB等组成。平时,房门关闭时SB受门扇作用处于接通状态,RL两端被短路,VS因无触发电压而截止,所以不管是白天还是夜晚,只要门关着时,电灯H均不会受门控开关控制而发光。当房门被打开时,SB随着门扇的移开而自动断开,RL两端将产生一交流电压。此电压大小由电阻器R和RL串联电路对220V交流电的分压(忽略H灯丝电阻)确定,当它超过VD的转折电压时,VD和VS先后导通,H通电发光。在白天,由于环境光线较强,RL的阻值较小,两端分电压一直小于VD的转折电压,VD和VS均处于截止状态,H不会发光;只有在夜晚环境光线弱下来时,RL的阻值上升,相应的它两端的分电压也增加,直至大于VD的转折电压,使VD和VS相继导通,H才会发光。

总之,门控开关只有在房门被打开、环境光线较弱时,才会控制电灯H发光,并且随着环境光线的减弱,电灯发光的亮度相应增强,直至灯全亮。反之,随着环境自然光线的增强,电灯发光相应减弱,直至熄灭。

2.9.2 元器件选择

VS选用MAC97A6(额定通态电流IT=1A、断态重复峰值电压UDRM≥600V)或BCR1AM-6(额定通态电流IT=1A、断态重复峰值电压UDRM≥400V)型普通双向晶闸管,其外形如同普通塑封小功率三极管,实物及引脚排列如图2-27所示。双向晶闸管又叫双向可控硅,它是一种具有三个PN结的功率型半导体器件,共有三个引出脚:第一阳极T1、第二阳极T2和控制极(也称门极)G,焊接时要认清引脚,不可弄错。

图2-27  小型塑封双向晶闸管实物及引脚排列

VD选用转折电压在20~40V的双向触发二极管,如2CTS、2D201YR、DB3型等。

RL用普通MG45-12型塑料树脂封装光敏电阻器,要求亮阻和暗阻相差倍数愈大愈好;也可用其他亮阻≤2kΩ、暗阻≥1MΩ、工作电压≥50V的普通光敏电阻器代换。R采用RTX-1/2W型碳膜电阻器。SB用14mm×14mm小型轻触开关。X1、X2用拆自废旧壁开关或插座的铜质接线桩。

2.9.3 制作与使用

如图2-28所示为门控照明电灯(实际上是新增门控开关)的印制电路板接线图。印制电路板用刀刻法制作而成,实际尺寸约为24mm×24mm。

图2-28  门控照明电灯印制电路板接线图

全部元器件焊接在印制电路板上,接线桩X1、X2应直接固定在电路板上。焊接好的电路板装入体积合适的绝缘密闭小盒内,并注意在盒子下侧面(相对于安装面而言)为光敏电阻器RL开出感光窗口,在上侧面为X1、X2开出接线孔;在盒子面板开孔伸出小型轻触开关SB的按键帽。

焊装好的门控开关,参照图2-29所示,固定在房内门框顶部合适位置处,并在门扇相应位置处固定一磷铜片,要求房门关严实时,磷铜片压住SB按键,使SB处于接通状态;门稍一打开,磷铜片又能离开紧压着的SB按键,使SB能够马上复位好。门控开关的接线桩X1、X2,应通过一定长度的双股塑皮电线,不分顺序直接跨接在控制室内照明电灯的电源开关两端即成。注意:被控电灯只能是白炽灯泡,并且总功率不得超过180W;在加装门控开关前,必须先断开220V交流电的总电源开关,严禁带电加装。

图2-29 门控开关安装示意图

如果使用中感到新增门控开关的光灵敏度不够,即天黑后电灯不能够随着房门的打开而自动点亮,应检查光敏电阻器RL是否受到室内其他光线的直射干扰;反之,如果天尚未全黑时,电灯便随着房门的打开而自动点亮,说明RL接收的自然光线太少,必要时可用双股软导线直接将RL引至(注意要采取绝缘保护措施)门外或窗口等环境自然光较强的地方去。另外,RL质量太差时,也会出现这类光灵敏度差的现象,应更换光敏电阻器试一下。

加装上门控开关的照明电灯,在日常生活中使用既简便又有效。

① 当你夜晚回家进屋时,随着房门被打开,室内电灯即自动点亮。这时进屋后先不要关门,应先闭合室内电灯开关,然后再关门,这样可保持室内电灯一直发亮,直到断开电灯开关为止。

② 晚上出门时,应先开门,然后再关电灯开关,这样电灯可一直亮到你锁房门为止。

③ 晚上上床睡觉前关灯,如果电灯关不灭,说明房门忘记关或未关死,应关好房门再就寝,以免发生失盗或其他不测事件。