回差型抗干扰光控开关

这些天事情比较多，一直未及更新博客，其实最近也没编写程序，倒是在春节期间给家里的彩灯做了一个电路，还是个模拟电路，这里也没有这个分类，就把它放在C++下面吧。

这个电路虽然比较简单，但我观察了一下好像互联网上似乎还没有类似功能的电路。这是一个光控开关，电路图如下：

 这个开关有两大特色：

特色一：它是由施密特触发器构成的，即开关的翻转点在1/3VCC和2/3VCC处，这样便有了一个回差电压，可以避免普通的光控开关在照度变化时频繁动作。例如，一个光控自动照明灯，当照度下降到光控开关阈值时，开关动作，点亮灯泡，而灯泡发光却导致照度上升超过了光控开关的阈值，这样光控开关再次动作，使灯泡熄灭，然后再点亮……大家经常见到的那种廉价光控开关对此问题的解决办法是将光敏探头（光敏电阻或者光敏二极管）放置在灯泡直射不到的范围，但这样做使得照明范围和感光范围不一致，不能真实反映实际照度情况。这个开关使用了一个由555电路构成的施密特触发器，很好的解决了这一问题。施密特触发器是一个电压控制的触发器，当照度下降，光敏电阻阻值增大，使得555的2脚和6脚电压下降到小于等于1/3VCC（这里使用12V电压，即4V），电路翻转，555的3脚输出高电平，继电器吸合；反之，当照度上升，光敏电阻阻值减小，使得555的2脚和6脚电压上升到大于等于2/3VCC（即8V），电路才会反转，因此有4V的回差电压，使该光控开关有了上下两个阈值，完全可以避免上述开关抖动问题的发生。
特色二：在施密特触发器的触发端（2脚和6脚）对地并接了一个旁路电容，该电容起到了抗干扰的功能，当R2下端的电压由于照度的变化而变化时，由于C3的充放电需要时间（由R2和C3的大小决定），使得2脚和6脚的电压并不能突变，这样，即使白天有物体在短时间内遮住了光敏电阻，继电器也不会吸合；同样，当继电器在夜晚吸合时，有短时间的光照射到光敏电阻上，继电器也不会释放，即抗干扰。

电路中对元器件基本没有什么特殊要求，电阻选用1/8W金属膜或碳膜电阻就可以，C4可用瓷片电容，C2用耐压16V的电解电容，R4和D2构成的工作指示灯可以去掉。555电路的输出电流比较大可以直接推动4098等小型继电器，也可以使用单向或双向晶闸管，RV1可以调节光控开关的动作阈值，光敏电阻选用暗阻大于1M，亮阻小于10K的即可。

图上标示的数值是经过实测的值，可以很好的工作，回差电压变化时间大约4s，即光控开关两个阈值的变化需照度在阈值以上或以下持续时间超过4s，继电器才会动作，所以可以抗脉宽小于4s的干扰。

这个电路用在春节家里的彩灯控制前级非常合适，白天自动熄灭，晚上自动点亮，不需要每天早晚插拔电源，且不会因为夜晚室内开照明灯而熄灭彩灯，也不会因为人的活动遮挡光线或室外的烟花闪光而误动作。

因为电路比较简单，不必腐蚀印刷电路板，直接用实验板（洞洞板）就可以了，电路整体成本3-5元。

电路属于微功耗，供电使用电容压降，全桥整流，齐纳二极管稳压，这里没有画出，关于电容压降的详细计算（内阻不为无穷大的恒流源），我会在下一篇博文详细说明的。