几种楼道灯延时开关原理与维修
本文是《家电维修》杂志大众版2007年第4期第49页刊登的文章底稿
几种楼道灯延时开关原理与维修
在居民区楼房里公共走廊和楼梯照明灯是夜晚为人们上、下楼照明的灯具，它的控制开关也在漫长的年代中更新换代。上世纪80年代以前大部分的楼道灯开关如图一所示，每一盏灯用两个单刀双掷开关组成“与”门控制电路。即K1“与”K2的状态相同时，灯泡接通电源而点亮（见图一），这种逻辑关系叫做逻辑“与”。如果两只开关的状态不同时，电路被切断，灯泡熄灭。这样，每上下一层楼都要不停的手动开、关灯，上楼入户前和下楼离开楼口都不要忘记关掉最后一盏灯，否则会出现长明灯造成浪费。进入上世纪80年代后，电子工业飞速发展，楼道灯开关出现了按钮延时开关、触摸延时开关、声控延时开关和热释电红外自动照明延时开关，
图一 图二 这几种延时开关的电路也是多种多样，本文就常见的几种典型电路工作的原理和常见故障的维修向大家介绍。 一、这几种延时开关的工作原理介绍 1、 按钮延时开关 这种开关功能是：按动按钮开灯后，电路能自动延时关灯，电路如图二所示。D1为开关所在的安装位置做指示，D2～D5组成桥式整流，将50Hz的的交流电整流为100Hz的脉动直流电压，按下K1，电流经过R3限流后通过D6为C1充电，同时V1的控制极得到触发电压，V1导通，灯泡点亮。松手后K1自动复位断开，C1开始放电，为V1的控制极继续提供触发电压，V1继续导通，灯泡继续亮，当C1两端电压低于0.7V时， V1控制极失去有效的触发电压，此时V1阳极的脉动电流到0点时，与阴极电压相等而关断，灯泡熄灭，这就是单向可控硅的“过0关断”。调整R2的阻值，使C1有效放电时间达到40～60秒钟最好。图三电路多了一只用三极管组成的反相器，利用C1充电时间做灯泡点亮的延时时间。平时，Q1由R2提供偏压而饱和导通，使V1控制极失去有效触发电压，灯泡熄灭。按下按钮接通K1后，Q1基极为0V，Q1截止，V1控制极得到触发电压而导通，灯泡点亮，接通K1的同时，也为C1提供了放电的闭合回路，C1放电很快完成。松手后，K1复位自动断开，C1在R2限流下开始缓慢充电，此时Q1基极电压小于0.7V而继续截止。当C1两端电压≥0.7V时，Q1开始导通，使V1失去触发电压而过0关断，灯泡熄灭。R2的阻值和C1的容量，决定延时的时间长短。
图三
2、触膜延时开关 进入上世纪90年代，出现了触摸延时开关，电路如图四所示。电路的核心由一个微功耗的CMOS芯片4001构成，芯片内有4个相同的2个输入端的或非门单元电路，我们把这四个单元电路称做：门1～门4。非门电路的工作特点是输入端和输出端电位总是相反的，所以又叫做反相器。或非门指的是有2个以上的输入端，且输入端之间组成“或”的逻辑关系。即输入1“或”输入2只要有一个输入端是高电位状态，输出端就是低电位状态。所有输入端都是低电位状态时，输出端才是高电位状态，输入端的这种逻辑关系叫做逻辑“或”。图四电路将门1～门4的输入端分别并联，这样就成了4个非门（反相器）。由于人体信号很微弱，所以将4个反相器串联，将人体信号放大后触发V1控制极。
图四
工作过程是：电路通电后，Ic1门1的1、2脚是低电位状态，输出端3脚和门2的输入端5、6脚为高电位状态，门2的输出端4脚和门3的输入端8、9脚为低电位，门3的输出端10脚和门4的输入端12、13脚为高电位，门4的输出端11脚为低电位，V1控制极没有触发电压，灯泡熄灭。40W灯泡冷态灯丝电阻90Ω左右，整流桥交流输入电压接近220V， Ic1的7脚和14脚电压由R2、R3分压后又由VD1稳定在12V。当手指触摸到触摸片时，逻辑翻转。人体信号将门1输入端变成高电位，3、5、6脚变为低电位，4、8、9、脚为高电位，并对C2充电，10、12、13脚为低电位，11脚为高电位，V1控制极得到触发电压，灯泡点亮。当手指离开触摸片后，门1和门2又翻转回原来的逻辑状态，4脚又变为低电位。此时，C2在D6的隔离下对8、9脚放电，使8、9脚继续保持高电位状态，则11脚也继续输出高电位，灯泡保持点亮状态。随着C2放电时间延长，两端电压缓慢下降。这时灯泡两端电压175V左右，灯丝电阻为750左右。整流桥交流输入电压45V左右，Ic1的工作电压为3．45V左右，VD1退出稳压。当C2两端电压下降到小于二分之一电源电压1.73V时，门3和门4进行逻辑翻转，11脚输出低电位，V1失去触发电压而过0关断，灯泡熄灭。调整R6的阻值，使C2有效放电时间在40～60秒左右比较合适。图二～图四电路实现了手动开灯，自动关灯的功能。如果把图四电路中的R5换成光敏电阻（MG41型或MG42型），白天光敏电阻呈低阻状态，Ic1的1、2脚始终被拉成低电位，则白天有人手接触触摸片时，灯不亮。天黑时光敏电阻呈高阻状态（1MΩ以上），此时手接触触摸片时灯亮，达到节电效果。
3、声控延时开关 图五的电路是声控延时关灯电路，它是在图四电路基础上去掉触摸片，加入声音检测、放大电路而成。天黑后没有声音时，RG呈高阻状态，Q1工作在饱和导通状态，C、E级电压＜0.3V，把R4与RG分压后提供给Ic1的1、2脚高电位短路到地，11脚则输出低电位，V1处于关断状态，灯泡熄灭。当声波达到一定幅度时，驻极体话筒将声音信号通过C1传输给Q1基极。由于声音是震荡波，由0点到其最高幅度往返震荡，当波形到0点时，Q1基极也被调制成0电位，Q1截止，1、2脚跳转成高电位，则11脚输出高电位，V1导通，灯泡点亮，C2放电维持11脚高电位状态，灯泡保持点亮至延时时间后熄灭。由于RG是光敏电阻，亮阻＜10K，暗阻＞
1．5MΩ。所以，白天门1输入端电位被RG拉成低电位，即便使劲拍手、大声喊叫，声控也不起作用。黄昏时一般拍手声音即可使灯泡点亮，天黑后需要照明时，RG阻值达到750K以上时，较重一点的走路的脚步声音即可使灯泡点亮，实现了人体不接触开关就可以开、关灯。声控延时开关的缺点是；抗干扰性能差。在夜间，只要声音达到一定强度；不管是否有人需要照明，灯泡都会点亮，造成一定的电能浪费。 图五 4、热释电红外自动照明延时开关 随着科技发展，上世纪90年代中后期出现了带有红外线探测装置的照明灯延时开关，由于电路比较复杂，生产成本较高，所以还没有普及应用，只是在高档宾馆和特殊场所使用，这里只做原理介绍，电路见图六。电路主要由红外线检测放大电路、光电控制电路、单稳态延时电路和可控硅触发电路组成。电路的功能是，自动延时灯白天不点亮。当天黑后，有人进入红外传感作用区（6～10米）范围内时，电灯自动点亮为行人照明。人走出红外传感作用区后， 电路延时40～60秒钟后自动熄灭。红外线检测放大电路由热释电红外传感器B、Q1、运放Ic1和比较器电路Ic2等组成。有人进入红外传感作用区范围内时，传感器B检测到人体发出的热红外线光谱，它能将移动者的红外光转换成一定频率（0.3～3Hz）的电信号，并经耦合电容C1加至Q1放大，预放后的信号加至Ic1的同相端。Ic1采用高增益、低噪声运算放大器，它与R8、C4、及R7、C3等组成低频（0.2～8Hz）放大级，将V1输出的信号放大到一定强度。Ic2采用低功耗低失调双电压比较器LM393（本电路只用一个），由Ic1放大后的信号与Ic2的4脚上的
图六 基准电压（由R10、D1、及R11、RP1分压所得）进行比较，当信号足够强时，比较器输出一个低跳变脉冲，对单稳态延时电路触发。单稳态延时电路Ic3采用NE555时基电路，它与R13、C6等组成一个单稳态触发延时电路，在其2脚有低跳变（小于1/3电源电压）脉冲触发时，Ic3被触发翻转由稳态进入暂稳态，3脚输出由低电平翻转为高电平，将双向可控硅V1触发导通，灯泡DS1点亮。此时，电源通过R13开始对C6充电，使Ic3的6、7脚电压缓慢上升，当Ic3的6、7脚电压上升至≥2/3电源电压时，Ic3的3脚输出发生翻转，输出电压为0V，暂稳态结束，恢复为稳态，灯泡DS1熄灭。调整R13的阻值或调整C6的容量，可改变暂稳态时间。光电开关电路由光敏电阻RG、R15、RP2、R14、Q2组成。白天光照强，RG呈低阻状态，其阻值只有几KΩ至十几KΩ，它与R15、RP2分压后，使Q2饱和导通，其饱和管压降为0.3V，将Ic3的4脚牢牢箝位在低电平，使Ic3处于强制复位状态。在此状态下，不管Ic3的各触发端的电位如何变化，其3脚的输出状态不变，因而白天电灯不会点亮。天黑暗后，RG呈高阻状态（1MΩ到几十MΩ），它与R15、RP2分压极大，调节RP2，使Q2的基极电位不高于0.6V，使Q2处于截止状态。此时，Ic3的4脚处于呈高电位状态，使Ic3处于待触发状态。控制电路的供电电源采用电容降压，全桥整流方式，经DW1稳压、C9滤波后，为控制电路提供9V稳定电压。 热释电红外自动照明延时开关达到了人性化的功能，如果在热释电红外传感器B的外面加装菲涅尔透镜，其探测距离可达到十米以上。由于热释电红外传感器探测区域有一定的角度限制，所以对于安装位置和角度有一定的要求。
二、常见故障的维修 由于热释电红外自动照明延时开关还没有普及应用，本文着重介绍图二～图五电路延时开关的常见故障检修。 1、灯泡不亮 在使用中，灯泡不亮，按钮或触膜开关的指示灯也不亮，一般是灯泡内部灯丝断开所至，应及时更换灯泡。如果灯泡灯丝完好，指示灯亮，原因在延时开关的控制电路，有以下可能： ①、整流电路有两只以上二极管因烧断而内部开路，可控硅引脚严重开焊或可控硅爆裂而内部开路。原因一般是灯泡功率过大或搬运高大物体时不慎撞碎灯泡使灯泡内两根电极短路造成，修复后要使用合适功率的灯泡。 ②、按钮开关K1本身故障，按下按钮后开关K1无法接通。图三电路中Q1的C、E极击穿短路，图二电路中C1短路，图四、图五电路中C2对地短路，图二、图三电路中R3、图四、图五电路中R1开焊、内部断路。图五电路中Q1的C、E极击穿短路、MIC损坏、C1失容等。 2、灯泡长明 延时开关不能自动延时关灯，这种故障现象一般都在延时开关的控制电路中，其原因有以下可能： ①、首先检查可控硅控制极是否长期在高电位触发状态、可控硅是否击穿或软击穿，可用阻断电压在400V以上的可控硅更换，常见型号有：CR03、MCR100—8、BT169D等。其次检查整流电路中二极管是否击穿，以上故障均会造成灯泡长明。 表一 （用DT890B数字表测量） 注：灯亮状态是手离开触摸片或声音消失后测得。 ②、按钮开关出现常闭的故障状态。图三电路中Q1的C、E极内部断路或开焊、C1短路。图四、图五电路中Ic1损坏造成11脚长期高电位输出，图五电路Q1的C或E极与RG同时开焊。图四、图五电路中整流电路和Ic1在不同状态下各点电压见表一。 3、开灯马上就灭，不能延时关。 图二、图三按钮延时开关手按下按钮灯亮，松开手按钮开关断开后灯就灭，一般是C1无容量或开焊造成。图四触膜延时开关手离开触摸片后灯就灭，一般是电解C2开焊或无容量造成。图五电路不延时也是C2失容或开焊造成。 本文介绍的几种楼道照明延时开关电路很简单，修理也很容易。除停电外，这些开关处在不间断长期工作状态。所以，修理中要选用高质量的元器件更换，以免同一故障频繁检修。 原创作者： 李立山 2005/11/14
| 
|Archiver|手机版|家电维修论坛
( 蜀ICP备19011473号-4 )
发表于 2023-8-13 20:12:12
发表于 2023-8-13 21:27:32
发表于 2023-8-14 00:19:26
感谢分享
