光感控制电路详解（分析一个简单好玩儿的自动光控电路）

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今天起，咱们的自动控制电路部分由以前的晶体管分立元件转到集成电路部分。集成电路相对于纯晶体管元件来说，体积更小，性能更强，功能更多。对于咱们的小制作非常有利。

这个电路呢，是一个很简单的又比较好玩儿的光控电路。即可以做着玩儿，而且也有一定的实用性。

电路的电源电压可以根据所选择的继电器来选择，可以是5V也可以是12V。不管电源是多少V的，其工作原理是相同的。

电路中，CDS是一种对光线有反应的特殊电阻器。我们叫光敏电阻。有正向光敏和反向光敏两种。正向的表现为光线越强，其阻值越大，反向的表现为光线越强，其阻值越小。我们常用的是反向光敏电阻。此电路中的光敏电阻也是反向光敏电阻。R1与CDS组成一个分压电路，负责将外界光线的强弱转化为电压的高低。R3是50K的可调电位器，在电路中，调节R3可以改变前级对光线的感应强度。LM324是一种通用型的集成运放电路，全称叫做集成运算放大器。内部有4个同样的运放。在这种电路中，用LM324有些浪费，毕竟还有2个是闲着的。像这种电路，完全可以用具有相同性能的LM358代替，体积更小。R4与下面的470uF电容器组成一个RC时间常数电路。R5是50K可调电位器，在这个电路中，调节R5可以改变后级的延时时间。R6为驱动9013晶体管的基极限流电阻。K为整个电路与外界的接口-----继电器。4148二极管是继电器的续流二极管。最终光信号的变化会通过K来表达。

LM324

LM358

LM358内部等效图

电路上电后，如果当前外界光线比较亮，则CDS的阻值会比较小，一般来说正常光线下，此电阻的阻值会小于2K，则与R1组成的分压电路中间点电压会比较低。以12V电源电压和以CDS阻值为2K来计算中间点电压=2V。如果此时R3电位器调节到中间位置，则反应到第一个运放反相输入端的电压信号为6V。运放电路有一个特性，如果正向信号大于反相信号，则输出端会输出一个经过放大的正向的信号，如果正向信号小于反相信号，则输出端会输出一个经过放大的反相的信号。在这种电路中，由于LM324用的是单电源。所以，其会输出一个低电平。那么，后级电路也是不会工作的。此时整个电路处于等待状态。

当外界光线慢慢变暗后，CDS的阻值会慢慢上升，其带来的结果是与R1组成的分压电路中间点电压也在慢慢上升。当外界光线暗到一定的程度，中间点的电压值会超过R3中心抽头的电压值。也就是实际测量到的值会超过设定值。那么，第一个运放会输出一个接近12V电源电压的高电平。这个高电平一方面会直接送到第二个运放的正向端，同时还会经过R4对电容器进行充电。我们假设R5电位器中心抽头目前调节到中间位置，也就是第二个运放的反相端电压为6V。则因为正向端电压大于反相端电压，此时第二个运放也会输出高电平，这个高电平继而会通过R6驱动晶体管，最后使得继电器吸合。整个电路的表现是外界光线强度下降后，继电器吸合。

如果我们调节R3电位器。比如往上调节，也就是使得电位器中间抽头的电压值上升，那么，就需要外界光线越暗电路才会有反应。也就是提高了光线检测部分的检测门槛。如果调节到最上端，则由于CDS与R1组成的分压电路中间点无法达到更高的电压，所以会使得第一个运放永远无法输出一个高电平，则整个电路用于处于一个等待的状态而无法工作。如果往下调节，那么外界光线稍微一暗电路就会有动作。也就是降低了检测门槛。如果调节到最下端，则由于CDS与R1组成的分压电路中间点电压无法更低，会导致第一个运放持续输出高电平。根本无法对外界光线起到反应，整个电路也是无用的。

而电路中的R5电位器。按照原电路设计者的意图，调节R5可以改变前级无信号后继电器继续吸合的时间量。比如，往上调节可以降低前级无信号后的继续吸合时间，往下调节可以提高前级无信号后的继续吸合时间。但是，这个电路是有错误的。可以实现光线变暗后的继电器吸合，但是无法实现光线变亮也就是前级无信号后的继续吸合。继电器会在有光线后立即释放，不管RC电路中的电容器到底是多大的。那么，为什么会出现这个情况呢？又该如何解决这个问题呢？