教你做霓虹灯光控定时开关

众所周知，现代城市中的霓虹灯广告牌，大多数只在夜里12点前起作用，子夜一过，街上行人稀少，就失去广告的意义。本装置能在天黑时自动接通霓虹灯广告牌的电源，同时开始计时，隔4h(夏季)或6h(冬季)后，自动切断电源，直到第二天夜幕降临后再次通电循环，从而实现全自动无人控制，具有良好的节电和延长灯具使用寿命的功能。

此开关经长期使用，证明工作稳定可靠。由于其线路简单、性价比高、实用性强，所以具备开发产品价值。

弄懂工作原理

霓虹灯光控定时开关的电路如图25-1所示，为便于说明原理绘出电灯H表示被控霓虹灯原有电路。整个开关电路由电源变换、光控开关、定时开关和交流无触点开关四部分组成。要使交流无触点开关接通(即H亮)，必须满足光控和定时两个控制开关都接通这个条件，缺一不可。

图25-1 霓虹灯光控定时开关电路图

接通电源，220V交流市电经电容器C7降压限流、稳压二极管VD1稳压、整流二极管VD2半波整流和电容器C6滤波后，输出约8.4V直流电压，向光控和定时开关电路供电。“555”时基集成电路A1、光敏电阻RL等元器件组成了光控开关，这里时基集成电路A1实际上接成了典型光控施密特触发器。白天，外界光线较强，光敏电阻器RL呈低电阻，时基集成电路A1的第2、6脚输入电压>2/3Vcc(Vcc≈8.4V)，其第3脚输出低电平，使后面的数字集成电路A2和晶体三极管VT无电不工作，双向晶闸管VS无触发电流而阻断，被控霓虹灯H不亮;晚上，光敏电阻器RL失去外界光照呈高电阻，使时基集成电路A1的第2、6脚输入电压<1/3Vcc，其第3脚输出跳变为高电平，数字集成电路A2及晶体三极管VT才得以通电进入工作状态。

数字集成电路A2是一片带振荡器的14位二进制串行计数/分频器，它与外围的电容器C4、电阻器R3～R5等构成了振荡电路，可产生定时用的计数时钟脉冲。每当时基集成电路A1的第3脚输出高电平瞬间，通过电容器C4和电阻器R2的作用，可在数字集成电路A2的第12脚(复位信号输入端)产生一正尖脉冲，触发数字集成电路A2自动清零，振荡电路工作并开始计数。此时，数字集成电路A2的第3脚(Q14端)输出低电平，晶体三极管VT获得偏流导通，双向晶闸管VS经电阻器R7获得合适触发电流而开通，霓虹灯H通电发光。经过一段时间(定时时间)，数字集成电路A2计数达到213=8192个脉冲后，其第3脚输出跳变为高电乎，晶体三极管VT、双向晶闸管VS先后失去偏流和触发电流而截止，霓虹灯H断电熄灭。与此同时，数字集成电路A2的第3脚所输出的高电平，经隔离二极管VD3加至脉冲输入端第11脚，使该端恒为高电平，强制振荡、计数电路停止工作，并使电路状态一直保持到天亮数字集成电路A2断电为止。

电路中，电阻器R1、电容器C1组成抗光干扰延迟电路，以防止夜晚短瞬光线(雷电闪光、车辆灯光等)干扰被控灯正常工作。由于时基集成电路A1构成的施密特触发器具有1/3Vcc的回差电压，从而有效避免了被控灯在开关临界状态下的闪亮。霓虹灯每晚延时点亮的时间由公式t≈2.3N(R4+R3)C5进行估算，N为定时系数。本电路数字集成电路A2的输出端选第3脚(Q14端)，定时系数N应为8192。这样，当定时选择开关SA断开时，每次定时时间约为6h，适合冬季夜晚;当定时选择开关SA闭合时，每次定时时间约4h，适合夏季夜晚。压敏电阻器RV并联在双向晶闸管VS两端，它能有效地消除电网中各种尖峰和霓虹灯升压变压器产生的感应电压，保护双向晶闸管VS不因过压而击穿损坏。

准备好元器件

本制作共用了27个元器件(不含霓虹灯部分)，备料清单见表25。

表25 元器件清单

续表

A1选用NE555或LM555、5G1555等型“555”时基集成电路，它是一种模拟、数字混合集成电路，采用双列8脚直插式封装(DIP-8),其引脚功能及排列见图15-2;A2选用CD4060或CC4060、MC14060型带振荡器的14位二进制串行计数/分频器数字集成电路，它采用双列16脚直插式封装(DIP-16)。

VS选用BT137(额定通态电流IT=8A、断态重复峰值电压UDRM≥600V)或T0805(8A、500V)型双向晶闸管，其外形和引脚排列见图20-2，要求门极触发电流≤10mA，满负载使用时须加装铝散热板。

VT用9015(集电极最大允许电流ICM=-0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW)或3CG21型硅PNP三极管，要求电流放大系数β>80。VD1用稳定电压是9.1V、最大耗散功率是1W的普通硅稳压二极管，如1N4739、1N1770、2CW107型等;VD2用1N4001或1N4004、1N4007型硅整流二极管;VD3用1N4148型硅开关二极管。

RL用MG44-03型塑封光敏电阻器，其他亮阻≤5kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻也可代用。RV用MYG471型氧化锌压敏电阻器，要求峰值电流≥100A。RP用WS-2型自锁式有机实芯微调电位器，标称阻值取220kΩ。如采用3386型精密可调式电位器，则效果更佳。R1～R8均用RTX-1/8W型碳膜电阻器，标称阻值依次为100kΩ、15kΩ、1MΩ、2MΩ、5.1MΩ、30kΩ、510Ω和470kΩ。

C1、C3、C6用CD11-16V型电解电容器，标称容量分别为100μF、47μF和470μF;C2用CT1型瓷介电容器，标称容量为0.01μF;C4、C5用CT4D型独石电容器，标称容量分别为0.68μF和0.39μF;C7用优质CBB22-630V型聚丙烯电容器，标称容量为0.68μF。

SA用KNX-1×1型钮子开关，也可用小型船形开关、小型拨动开关等。X1～X4为电工常用的四眼胶木(或瓷质)接线端子。

制作与使用

图25-2所示为该霓虹灯光控定时开关的印制电路板焊接图。印制电路板最好采用环氧基质单面铜箔板制作，实际尺寸约为90mm×40mm。印制电路板也可直接采用相同大小的单孔环氧基质“洞洞板”，并充分利用元器件引脚飞线连接，以省去加工专用印制电路板的麻烦。焊接时，数字集成电路A2放在最后面焊接，并且要求电烙铁外壳应良好接地，以免交流电感应电压或静电击穿数字集成电路A2内部的CMOS电路!

图25-2 霓虹灯光控定时开关印制电路板图

焊接好的电路板装入一体积合适的绝缘密闭小盒内，并在盒面板开孔固定定时选择开关SA及接线端子X1～X4;盒面板正对电路板上光敏电阻器RL和微调电位器RP的位置处，应分别开出感光窗口(粘一块透明有机玻璃片或塑料片防尘)和调节小孔。最后，微调电位器RP的调节孔和接线端子X1～X4还要用绝缘盖罩住。

此光控定时开关在实际使用时应避开风雨侵蚀和灯光直射处，选择在光敏电阻器RL感受自然光良好的地方固定。整个电路一般仅需调试光控灵敏度调节微调电位器RP，即可正常工作。具体方法是：在夜幕降临、需要给霓虹灯通电的环境下，用小螺丝刀由大往小缓慢调节微调电位器RP的阻值，使霓虹灯刚好发光为止。调试时，微调电位器RP的阻值改变一定要一点一点缓慢进行，以避免延时电容器C1造成的反应迟钝影响。如果调试时仍感不便，可事先断开电容器C1的一脚，待调试好微调电位器RP后再焊回去。如嫌霓虹灯每次点亮时间太短(或太长)，可通过适当增大(或减小)电容器C5的容量或者电阻器R4、R3的阻值加以调节。调试时注意：由于整个电路与220V市电相通，所以要特别注意安全，谨防触电!

顺便一提，此开关除用于控制霓虹灯外，还可用于控制普通广告灯、阅报栏照明灯和机关单位的路灯等。如作“家庭迷惑性灯光”控制，即使主人长期外出，小偷总以为家里每天有人，而不敢贸然入室行窃。