开关电源的原理与日光灯维修视频

一、实验目的

(1)了解声光双控延时开关原理，学会晶闸管、驻极体拾音器、光敏电阻在电路中的应用。

(2)将电子技术应用于生活实际，进行电子电路的设计、安装、调试的系统训练。

(3)进一步熟悉三极管和有电阻电容构成的延时电路。

二、实验任务

(1)设计一个声光双控延时开关控制系统，要求: 白天光线较强时，受光控自锁，有声响灯也不亮; 当傍晚环境光线变暗后，开关自动进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即开灯，延时半分钟后自动关灯。

(2)安装设计的声光双控延时开关控制系统。

(3)调试声光双控延时开关控制系统，使系统符合设计要求。

三、实验原理

1． 功能介绍

声光双控延时开关电路集声控、光控、延时自动控制技术为一体，白天光线较强时，受光控自锁，有声响灯也不亮; 当傍晚环境光线变暗后，开关自动进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即开灯，延时半分钟后自动关灯; 该电路既能延长灯泡使用寿命，又能节约用电; 同时既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤，又可杜绝楼道灯有人开，没人关的“长明灯”现象。

2． 电路组成与工作原理

该电路如图4－2－1所示，它由电源电路、声控电路、光控电路和延时电路四部分组成。

220V交流电通过灯泡流向VD1～VD4，经VD1～VD4整流，R1限流降压，VD5稳压(兼待机指示)，C1滤波后输出约1．8V左右的直流电压供给控制电路。由于VD5采用发光二极管，一方面利用其正向压降稳压，同时又利用其发光特性兼作待机指示。

控制电路由R2、驻极体拾音器MIC、C2、R3、R4、三极管VT1、光敏电阻RG(亮阻为1 kΩ左右，暗阻约1MΩ左右)组成。在周围有其他光线的时候光敏电阻的阻值约为1kΩ左右，VT1的集电极电压始终处于低电位，就算此时拍手，电路也无反应。而到夜晚时，光敏电阻的阻值上升到1MΩ左右，对VT1解除了箝位作用，此时VT1处于放大状态，如果无声响，那么VT1的集电极仍为低电位。当拍手时声音信号被MIC接收转换成电信号，通过C2耦合到VT1的基极，音频信号的正半周加到VT1基极时，VT1由放大状态进入饱和状态，相当于将晶闸管的控制极接地，电路无反应; 而音频信号的负半周加到VT1基极时，迫使其由放大状态变为截止状态，集电极上升为高电位，输出电压触发晶闸管导通，使主电路有电流流过，等效于一个开关闭合，而串联在其回路的灯泡开始亮。此时C2的正极为高电位，负极为低电位，电流通过R3缓慢地给C2充电(实为C2放电)，当C2两端电压达到平衡时，VT1重新处于放大状态，晶闸管关断，电灯熄灭。此开关可带100W的负载，一般适用于家庭照明和楼梯走廊等的场所。

图4－2－1 声光双控延时开关电路图

3． 元器件选择

VD1～VD4选用1N4007，VS选用MCR100－6(1A/600V)的小型塑封单向晶闸管，VT1可以用任何型号的NPN型三极管，如9013、9014，VD5选用任何型号发光二极管均可，发光颜色视个人爱好而定。RG为光敏电阻，亮阻为1kΩ左右，暗阻1MΩ左右。本电路最关键的元件是R4，其阻值越小，灵敏度越高，一般取10kΩ左右就可以满足日常生活要求。R2、R3、C2决定开关电路的延时时间。电阻越大，延时时间越长。R1的阻值不可小于150 kΩ，否则会导致发光二极管很快烧坏。电解电容C1、C2的耐压值都为16V。此外，其他元件无特殊要求。

4． 电路制作

根据声光双控延时开关电路图，采用万能板插件焊接。用笔或制图软件绘制电路印制板图，要求绘图时依据万能板尺寸布局。也可以购置套件，按照套件提供的装配图插件、焊接。

5． 调试注意事项

如果灯泡无法延时熄灭，一般是R4阻值选取过小，此时可先把C2两端短路，再把R4的阻值调大，使VT1集电极处于低电位，此时灯泡应熄灭，否则就是晶闸管或全桥内部短路所致。有些晶闸管用万用表测量时是正常的，而安装在电路时则失控，这是因为万用表内部的电池电压为1．5V，而应用在电路上的电压是220V，不合格的晶闸管马上就会击穿导通。判断晶闸管或全桥内部是否短路的方法是先将晶闸管的控制极开路，再将阳极或阴极开路，如果此时灯泡还亮，那么可以判断是全桥内部短路，如果不亮则问题出在晶闸管本身上。所有元件在焊接之前必须检测合格才可使用。该电路第一次接通电源时，会自动点亮，这属于正常现象，这是因为电路稳压在1．8V，在电源接通后马上会升到稳压值，滤波电容很快被充满电，过渡时间太短，产生脉冲电压造成电路误触发。光敏电阻安装在其他光线照射得到而被控制电路的灯光照射不到的地方，否则灯泡会闪烁不停。例如，可将光敏电阻伸出在电源插座下方，这样在有其他光线时灯泡不受控制，只有在夜晚无光线的环境下才受控制。如果无法达到要求时可以考虑制作一个遮光筒，把光敏电阻套住，避开灯光的直射。

四、实验报告要求

(1)用万能板搭接电路、用印刷电路板制作电路或购买套件，并焊接、调试测量，同时记录测试结果，作简要的说明。

(2)说明实验过程中的故障现象及解决方法的思考。

(3)根据设计的电路及调试结果，写出设计报告。