CN104202868B - 基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器，该控制电路包括：感光电路、触发电路和与负载电路；所述感光电路基于外界光线的变化向所述触发电路输出感光电压；所述触发电路在所述感光电压的作用下向所述负载电路输出触发电压；所述负载电路在所述触发电压的作用下导通或者断开，进而控制工作电器的开关。该工作电器包括该控制电路。本发明具有低功耗、低成本、结构简单、体积小巧和便于调试的优点，适用于照明、光线补偿和空气烟尘检测等广泛的生产生活环境。
Description
技术领域
本发明涉及电路控制领域，尤其涉及一种基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器。
背景技术
随着社会经济的不断发展，光控电路的应用日益广泛，光控电路在实现电器自动开关、节约能源、延长电器使用寿命等方面具有巨大优势，已成为生产生活中的必需品，在照明路灯、建筑装饰LED、室外广告照明、摄像机光线补偿灯和空气烟尘检测器等众多需要根据外界光线来控制用电器开关的领域的需求不断上升。因此，在保证电路工作效能的基础上进一步缩小电路体积，简化电路结构以及降低电路的成本和功耗，具有非常重要的意义。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种基于外界光线控制工作电器开关的控制电路，包括：感光电路、触发电路和负载电路；
所述感光电路基于外界光线的变化向所述触发电路输出感光电压；
所述触发电路在所述感光电压的作用下向所述负载电路输出触发电压；
所述负载电路在所述触发电压的作用下导通或者断开，进而控制工作电器的开关。
可选地，所述感光电路包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻和光敏电阻；
所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第二电阻的一端相连；
所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端相连；
所述第三电阻的另一端与所述光敏电阻的一端相连；
所述光敏电阻的另一端接地；
其中，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端作为所述感光电压的输出端。
可选地，所述触发电路包括：电源、第一电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管；
所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第四电阻的一端相连；
所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端相连；
所述第五电阻的另一端与所述第一三极管的集电极相连；
所述第一三极管的发射极接地；
其中，所述第一三级管的基极作为所述感光电压的输入端，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端作为所述触发电压的输出端。
可选地，所述负载电路包括：电源、第一电阻、第二三极管和工作电器；
所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第二三极管的发射极相连；
所述第二三极管的集电极与所述工作电器的正极相连；
所述工作电器的负极接地；
其中，所述第二三极管的基极作为所述触发电压的输入端。
可选地，该控制电路进一步包括：第六电阻和二极管；
所述第六电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，其另一端与所述二极管的正极相连；
所述二极管的负极与所述第一三极管的基极、所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的一端相连。
可选地，该控制电路进一步包括：电容；
所述电容的一端与所述第一三极管的基极、所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端以及所述二极管的负极相连，其另一端接地。
可选地，所述光敏电阻为负系数光敏电阻；或者，所述光敏电阻为正系数光敏电阻。
依据本发明的另一个方面，提供了一种工作电器，该工作电器包括所述控制电路。
可选地，所述工作电器为照明用的LED灯；
与之对应的，所述控制电路中的光敏电阻为负系数光敏电阻。
可选地，所述工作电器为继电器。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器中的元件成本较低，电路结构简单，占用面积可小至1cm2，并且工作电器是包括LED灯、继电器、摄像头光线补偿灯等需要由外界光线控制开关的广泛电器，进一步提高了控制电路和工作电器的性能及适用范围。
附图说明
图1是本发明一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路的组织结构示意图；
图2是本发明一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的电路结构示意图；
图3是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的电路结构示意图；
图4是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的工作流程图；
图5是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制LED灯的控制电路和LED灯的电路结构示意图；
图6是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制继电器的控制电路和继电器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路的组织结构示意图。如图1所示，该控制电路包括：感光电路、触发电路和负载电路。
感光电路基于外界光线的变化向触发电路输出感光电压；触发电路在感光电压的作用下向负载电路输出触发电压；负载电路在触发电压的作用下导通或者断开，进而控制工作电器的开关。
由上述可知，本发明提供的技术方案只需要三部分简单的电路即可完成基于外界光线对工作电器开关的控制，具有结构简单、成本低廉和便于调试的优点，有利于控制电路进一步实现小型化和集成化。
图2是本发明一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的电路结构示意图。如图2所示，感光电路包括：电源VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和光敏电阻CDS1。
第一电阻R1的一端与电源VCC正极相连，其另一端与第二电阻R2的一端相连；第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端相连；第三电阻R3的另一端与光敏电阻CDS1的一端相连；光敏电阻CDS1的另一端接地GND。
其中，通过调节第三电阻R3的阻值可以调节光敏电阻CDS1对外界光线强弱的感知程度；并且，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端作为感光电压的输出端。
如图2所示，触发电路包括：电源VCC、第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1。
第一电阻R1的一端与电源VCC正极相连，其另一端与第四电阻R4的一端相连；第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端相连；第五电阻R5的另一端与第一三极管Q1的集电极相连；第一三极管Q1的发射极接地GND。
其中，第一三级管Q1的基极作为感光电压的输入端，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端作为触发电压的输出端。
如图2所示，负载电路包括：电源VCC、第一电阻R1、第二三极管Q2和工作电器L1。
第一电阻R1的一端与电源VCC正极相连，其另一端与第二三极管Q2的发射极相连；第二三极管Q2的集电极与工作电器L1的正极相连；工作电器L1的负极接地GND。
其中，工作电器L1是包括LED灯、继电器、摄像头光线补偿灯和空气烟尘检测器等需要由外界光线控制开关的广泛电器；并且，第二三极管Q2的基极作为触发电压的输入端。
在本实施例中，控制电路和工作电器的工作原理如下：
在外界光线的作用下，感光电路向触发电路中的第一三极管Q1的基极输出感光电压；在该感光电压的作用下，触发电路中的第一三极管Q1发生导通或者截止，导致触发电路向负载电路中的第二三极管Q2的基极输出触发电压；在该触发电压的作用下，负载电路中的第二三极管Q2发生导通或者截止，导致负载电路导通或者断开，进一步控制工作电器L1的开关。
图3是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的电路结构示意图。在本实施例中，如图3所示，在图2所示的感光电路、触发电路和负载电路的基础上，该控制电路和工作电器进一步包括：第六电阻R6、二极管D和电容C。
由于图3中感光电路、触发电路和负载电路的连接方式与图2中相同，这里不再赘述。第六电阻R6的一端与第二三极管Q2的集电极相连，其另一端与二极管D的正极相连；二极管D的负极与第一三极管Q1的基极、第二电阻R2的另一端以及第三电阻R3的一端相连；电容C的一端与第一三极管Q1的基极、第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端以及二极管D的负极相连，其另一端接地GND。
在本实施例中，设置二极管D的负极、第一三极管Q1的基极、第二电阻R2的另一端以及第三电阻R3的一端作为A点，设置第六电阻R6的一端以及第二三极管Q2的集电极作为B点。其中，第六电阻R6与二极管D用于防止电流从A点倒流回B点，从而保证电路工作的稳定性；电容C用于保证在临界导通状态下所述第一三极管Q1工作的稳定性，进而保证电路工作的稳定性。
在本实施例中，所述电源VCC的电压为12V，所述第一电阻R1的阻值为47Ω，所述第二电阻R2的阻值为470KΩ，所述第三电阻R3的阻值为330Ω，所述第四电阻R4的阻值为6.8KΩ，所述第五电阻R5的阻值为6.8KΩ，所述第六电阻R6的阻值为4.7KΩ，所述第一三极管Q1为NPN型，所述第二三极管Q2是PNP型，光敏电阻为负系数光敏电阻。
本实施例将通过下述实施例对其工作原理进行详细说明。
图4是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器的工作流程图。如图3所示，在如图2所示的控制电路和工作电器的基础上，进一步包括：
当外界光线变暗时，光敏电阻CDS1阻值逐渐变大，由电源VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和光敏电阻CDS1构成的感光电路在A点的电压(感光电压)逐渐增大，当感光电压增大至第一三极管Q1的导通电压时，第一三极管Q1导通，其集电极电压被拉低。此时，在由电源VCC、第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1构成的触发电路中，所述第四电阻R4两端的电压(触发电压)在本实施例中为：
VR4＝R4×VCC/(R1+R4+R5)＝5.979V
因为第四电阻R4两端的电压(触发电压)与第二三极管Q2的基极与发射极之间的压差相等，并远大于第二三极管Q2的导通电压，因此，第二三极管Q2也处于导通状态，由电源VCC、第一电阻R1、第二三极管Q2和工作电器L1构成的负载电路导通，工作电器L1开始工作。
当外界光线变亮时，光敏电阻CDS1阻值逐渐变小，由电源VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和光敏电阻CDS1构成的感光电路在A点的电压(感光电压)逐渐减小，当感光电压减小至第一三极管Q1的截止电压时，第一三极管Q1截止，其集电极电压升高。此时，在由电源VCC、第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1构成的触发电路中，第四电阻R4两端的电压(触发电压)为0。因为第四电阻R4两端的电压(触发电压)与第二三极管Q2的基极与发射极之间的压差相等，因此，第二三极管Q2也处于截止状态，由电源VCC、第一电阻R1、第二三极管Q2和工作电器L1构成的负载电路断开，工作电器L1停止工作。
在外界光线很强，工作电器电源没有被打开的状态下，此时本发明电路的待机电流仅为0.03mA，功耗约为3×10-4J。
图5是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制LED灯的控制电路和LED灯的电路结构示意图。在本实施例中，工作电器为LED灯，如图4所示，工作电器为串联的第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2。
为保证发光二极管的亮暗程度可调，第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2与第七电阻R7相连，第七电阻R7用于限流。
当外界光线变暗时，光敏电阻CDS1阻值变大，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均处于导通状态，第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2开始工作；当外界光线变亮时，光敏电阻CDS1阻值变小，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均处于截止状态，第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2停止工作。
图6是本发明另一个实施例中的基于外界光线控制继电器的控制电路和继电器的电路结构示意图。在本实施例中，工作电器为继电器RELAY，如图5所示，通过外界光线控制继电器RELAY的开关，从而控制常开触点K和负载L2的开关，其中，L为火线，N为零线。
当外界光线变暗时，光敏电阻CDS1阻值变大，导致第一三极管Q1和第二三极管Q2均处于导通状态，继电器RELAY电源打开，常开触点K接通，负载L2开始工作；当外界光线变亮时，光敏电阻CDS1阻值变小，导致第一三极管Q1和第二三极管Q2均处于截止状态，继电器RELAY电源关闭，常开触点S断开，负载L2停止工作。
综上所述，本发明提供的基于外界光线控制工作电器开关的控制电路和工作电器结构简单，配置合理，所用到的元件价格较低，电路结构简单，占用面积可小至1cm2，而且待机电流很小。不仅可以在低成本、低功耗的状态下实现由外界光线控制工作电器开关的功能，还可以进一步实现控制电路和工作电器的小型化和集成化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于外界光线控制工作电器开关的控制电路，其特征在于，包括：感光电路、触发电路和负载电路；
所述感光电路基于外界光线的变化向所述触发电路输出感光电压；
所述触发电路在所述感光电压的作用下向所述负载电路输出触发电压；
所述负载电路在所述触发电压的作用下导通或者断开，进而控制工作电器的开关；
其中，所述负载电路包括：电源、第一电阻、第二三极管和工作电器；
所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第二三极管的发射极相连；所述第二三极管的集电极与所述工作电器的正极相连；所述工作电器的负极接地；其中，所述第二三极管的基极作为所述触发电压的输入端；
该控制电路进一步包括：第六电阻和二极管；
所述第六电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，其另一端与所述二极管的正极相连；所述二极管的负极与所述感光电路的感光电压的输出端相连；
该控制电路还包括：第四电阻、第五电阻和第一三极管；所述第二三极管的基极通过所述第四电阻与所述第一电阻的另一端相连，所述第二三极管的基极通过所述第五电阻与所述第一三极管的集电极相连；
所述感光电路包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻和光敏电阻；所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第二电阻的一端相连；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端相连；所述第三电阻的另一端与所述光敏电阻的一端相连；所述光敏电阻的另一端接地；其中，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端作为所述感光电压的输出端。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述触发电路包括：电源、第一电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管；
所述第一电阻的一端与所述电源正极相连，其另一端与所述第四电阻的一端相连；
所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端相连；
所述第五电阻的另一端与所述第一三极管的集电极相连；
所述第一三极管的发射极接地；
其中，所述第一三级管的基极作为所述感光电压的输入端，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端作为所述触发电压的输出端。
3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，该控制电路进一步包括：电容；
所述电容的一端与所述二极管的负极相连，其另一端接地。
4.如权利要求1中所述的控制电路，其特征在于，
所述光敏电阻为负系数光敏电阻；
或者，
所述光敏电阻为正系数光敏电阻。
5.一种工作电器，其特征在于，该工作电器包括如权利要求1-4中任一项所述的控制电路。
6.如权利要求5所述的工作电器，其特征在于，所述工作电器为照明用的LED灯；
所述控制电路中的光敏电阻为负系数光敏电阻。
7.如权利要求5所述的工作电器，其特征在于，所述工作电器为继电器。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |