帶截止定時器的自動夜燈設(shè)計

設(shè)計一個電路，在黃昏時開燈，在黎明時關(guān)燈，這很簡單，EFY 中已經(jīng)出現(xiàn)了許多這樣的設(shè)計。然而，以這種方式控制的燈會整夜亮著，導(dǎo)致電力浪費和燈的使用壽命縮短。在大多數(shù)家庭和商業(yè)場所，戶外燈在黃昏時打開，幾個小時后關(guān)閉。此處描述的設(shè)備可以自動執(zhí)行此過程，在晚上激活燈并在 2 到 6 小時后將其關(guān)閉。這種方法對于保護上鎖的房屋特別有效，因為定時照明會產(chǎn)生占用的錯覺并阻止?jié)撛诘娜肭终摺?/p>本文引用地址：http://www.104case.com/article/202506/471617.htm

圖 1： 面包板上的原型圖 2： 電路圖

電路和工作

圖 2 顯示了自動晚燈的電路圖。它圍繞雙通道運算放大器 IC LM358 構(gòu)建。第一個運算放大器圍繞 IC1A 構(gòu)建，用作比較器。比較器的反相引腳 2 由電阻器 R1 和 R2 偏置到電源電壓的一半。白天，連接到比較器的同相引腳 3 的 LDR 的電阻很低。同相引腳 3 的電壓低于反相引腳 2 的電壓，因此比較器引腳 1 的輸出較低。

到了晚上，LDR 的電阻增加，超過了 R3 加 VR1 的電阻，比較器引腳 1 的輸出變高（即比電源電壓低約 1.5 伏）。電位計 VR1 用作靈敏度控制。

第二個運算放大器圍繞 IC LM358 的 IC1B 構(gòu)建。其反相輸入引腳 6 連接到超級電容器 C1。電阻 R4 和 LED1 將引腳 1 處比較器 IC1A 的輸出降至 LED1 的正向電壓，約為 2V。該電壓用于通過電阻器 R6 為超級電容器充電。這可以保護超級電容器免受高壓損壞，并確保它以恒定的速率充電，而不受電源電壓波動的影響。

第二個比較器 IC1B 的同相輸入引腳 5 通過電位計 VR2 連接到 LED2 的正向電壓。LED2 還用作開機指示燈。最初，超級電容器 C1 放電，同相輸入引腳 5 的電壓高于反相輸入引腳 6 的電壓，因此第二個比較器 IC1B 的引腳 7 的輸出為高電平。

因此，在晚上，比較器 IC1A 和 IC1B 的輸出都很高。兩個比較器的輸出通過二極管 D1 和 D2 以及上拉電阻 R8 施加到晶體管 T1，它們用作 AND 門。這傳導(dǎo)晶體管 T1 通過繼電器 RL1 的觸點打開光。

幾個小時后，超級電容 C1 的電壓超過施加到第二個比較器的同相引腳 5 的電壓，引腳 7 的輸出變?yōu)榈碗娖健＿@將切斷晶體管 T1 并關(guān)閉燈。第一個比較器的輸出保持高電平，LED1 繼續(xù)發(fā)光，C1 繼續(xù)充電。

早上，第一個比較器的輸出也變?yōu)榈碗娖剑琇ED1 關(guān)閉。超級電容器 C1 現(xiàn)在開始通過 R6 和 R5 放電。到了晚上，C1 完全放電，電路再次為下一個工作周期做好準(zhǔn)備。R5 對于確保 C1 即使在電源打開時也能放電至關(guān)重要。該設(shè)備不需要在白天重置，并且每天晚上都會在上鎖的房子里繼續(xù)開燈幾個小時，而無需人工干預(yù)。

通過實驗，已經(jīng)觀察到比較器的輸出在低時不是零伏特。當(dāng)輸出為低電平時，比較器的輸出端存在一個小電壓（約 0.8 V）。由于二極管 D1 和 D2 構(gòu)成了 AND 柵極的一部分，因此 D1、D2 和 D4 陽極交界處的電壓約為 1.3 至 1.4 伏，即使任一比較器的輸出較低。這足以打開晶體管 T1。因此，D4 和 D5 連接在基極電路中以吸收此電壓，并確保晶體管僅在兩個比較器的輸出都很高時導(dǎo)通。

構(gòu)造和測試

圖 3 顯示了用于自動夜燈的實際尺寸的單面 PCB 布局，其元件布局如圖 4 所示。在 PCB 上組裝電路后，將其封裝在合適的盒子中，將所有開關(guān)和 LED 放置在盒子的頂部。將 LDR 固定在包裝盒頂部。將 CON1 安裝在盒子的正面。將 CON2 和 CON3 安裝在盒子的背面。該器件也可以組裝在通用板或 Veroboard 上。

將 VR2 的游標(biāo)朝向 LED2 的陽極，以便向 IC1B 的同相輸入施加大約 2 伏特的電壓。晚上，調(diào)整 VR1 使 LED1 和燈亮起。幾個小時后，調(diào)整 VR2 以使指示燈熄滅。

截止時間校準(zhǔn)

比較器 IC1A 的輸出在黑暗中會很高。只要C1處的電壓低于連接到IC1B引腳5的VR2的游標(biāo)處的電壓，比較器IC1B的輸出就會保持高電平。超級電容器 C1 將在 10,000 秒（或 2 小時 47 分鐘）后充電至 LED1 電壓 （2V） 的 63.2%（約 1.264V），并在 20,000 秒（或 5 小時 33 分鐘）后充電至 LED1 電壓的 86.5%（約 1.73V）。

因此，可以通過調(diào)整 VR2 的游標(biāo)處的電壓來設(shè)置燈保持亮起的持續(xù)時間。例如，要在晚上燈亮后 2 小時 47 分鐘關(guān)閉燈，請使用 VR2 將 IC1B 的引腳 5 的電壓設(shè)置為 1.264V。這樣就可以使用 VR2 將關(guān)閉時間校準(zhǔn)在 2 到 6 小時之間。