前言:很多居民区或市民广场都在草坪、绿地设有草坪灯,用于夜间亮化环境。但很多草坪灯的开关没有实现自动化。现介绍一种光控开关,利用太阳光的强弱变化,使草坪灯自动开启和关闭。
一、工作原理
本光控开关如附图所示,该电路由非晶硅电池(光电池)、继电器、可调电阻、三极管、9V直流电源、手动开关等构成。继电器主接点1、2为线圈接点,3、4接常闭触点,3、5接常开触点,其中3、4、5与负载电路相连。当光照的光通量大于220 Lm时,将S处于闭合位置,电源电压使三极管正偏导通,继电器吸合,使控制负载的常闭触点3、4断开,常开触点3、5闭合,使路灯或灯塔回路断开,将其熄灭。当遇着阴雨天,光照恰好在220 Lm以下值,且路灯处于熄灭状态时,需要将复位开关S断开,继电器释放,使电路恢复原始状态。
二、元件选取
非晶硅电池采用6个导通单元,37.82cm2,引出正负极;继电器采用高灵敏度的,其动作电压为9V,内阻在300Ω~2kΩ均可用。
表1室外,下午2:00。光源:太阳(电气参数)
光源 | 开路电压 | 带负载电压 | 最小工作电压 (开路) | 最小电压的 电池面积 | 电池材料 | 最小导通 单元数 | 环境温度 |
太阳 | 4V | 1.2V | 2.3V | 18.9cme | 非晶硅 | 3个 | 23℃ |
注:测试的太阳能电池分为6个导通单元,37.82cm(平方)。
表2 在房间里,晚上8;00,光源:照明灯泡(物理参数)
光源(白炽灯) | 光通量(lm) | 光源与电池板的垂直距离(cm) | 太阳能电池面积(cm2) | 继电器启动时光源与电池板距离(cm) | 备注 |
40瓦(磨砂) | 245 | 6 | 37.82 | 7 | 环境温 |
25瓦 | 220 | 3.5 | 37.82 | 4 | 度14℃ |
三、制作与调整
光控开关电路部分应放在室外工作,但不能受雨、露、雾及潮气的侵蚀。为此可采用以下两种措施进行保护。
1.给光电池加上玻璃罩。找一个废旧大灯泡,用软铅笔沿要割去的位置画线,用串有100瓦灯泡的市电接在画线的断开处通电(注:操作时请注意安全),则灯泡自然从画线处断开。再用细砂纸轻轻地把断口磨平,玻璃罩就做成了,玻璃罩内放光电池,并用环氧树脂粘牢,封上火漆,从罩内引出光电池的正负极。
2.把光电池固定在一个塑料盒表面上,在盒上钻上小孔,将电路的其他部分置于盒内,放上干燥剂,引出负载线和开关线,再将塑料盒紧闭即可。
继电器、三极管、电池、可调电阻都按线路焊接在敷铜板上。可调电阻值调到51Ω处。若整个电路已无故障,就可对光控开关进行测试。
光控开关灵敏度的测试至关重要,可采用阳光照射遮盖面积法。用最低电压电池板面积(最小导通单元个数)确定灵敏度(见表1)。也可以用室内白炽灯照射法(见表2),用灯泡的瓦数与太阳能电池的直接距离来确定。
由此可见,该光控开关在光通量达到220 Lm时继电器就会工作,使得负载电路断路。从而达到白天自动关灯的要求。但是该装置是一个单向开关,不能再在光照低于220 Lm的时候使灯泡负载电路接通,所以要在继电器工作后,人为地将开关S断开再闭合才能使灯泡电路工作并完成下一次的光控过程。
如果将开关S换成一个24小时程控定时器,将最小设定单位改成O.18时间间隔,可实现光控开关的双向性,完成全自动过程。
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