一种基于光敏元件的电子开关的制作方法

本发明涉及电子开关领域，具体是一种基于光敏元件的电子开关。

背景技术：

电子开关是指利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，至少包括一个可控的电子驱动器件。光敏元件会随着光照的强弱而改变其物理性质，光敏三极管基极受到光照时，光敏三极管集电极和发射极存在电压差时，会使得光敏三极管导通；光敏电阻会随着光照的增强，其阻值逐渐减小。

目前市场上的光敏器件开关应用很多，常见的有路灯，其通过内部光敏电阻的阻值变化，使得在傍晚的时候路灯自动发光，但是这种应用下的路灯，只能够在环境亮度低于设定亮度时发光，不能够随意调节，需要改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于光敏元件的电子开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于光敏元件的电子开关，包括：

降压整流滤波模块，用于将220v交流电转化为低于22v直流电；

限流保护模块，用于保护电路，在降压整流滤波模块输出的电流超过2a时断开；

限定电压供给模块，用于供给稳定的电压给信号输出判断模块作为工作电压；

光照检测模块，用于检测外界光照的强度，光照强度越大，输出电压越小；光照强度越低，输出电压越大；通过调节光照检测模块里面的电位器可以调节同一光照强度下的输出电压；

信号输出判断模块，用于在光照检测模块输出的电压达到阈值时，控制继电器工作模块导通；

继电器工作模块，用于工作时导通限流保护模块供给负载工作模块的电路；

市电电源模块输出端连接降压整流滤波模块输入端，降压整流滤波模块输出端连接限流保护模块输入端，限流保护模块的输出端连接限定电压供给模块的输入端、信号输出判断模块的第一输入端、光照检测模块的输入端、负载工作模块的输入端、继电器工作模块的第一输入端，限定电压供给模块的输出端连接信号输出判断模块的第二输入端，光照检测模块的输出端连接信号输出判断模块的第三输入端，信号输出判断模块的输出端连接继电器工作模块的第二输入端，继电器工作模块的输出端连接负载工作模块的输入端。

作为本发明再进一步的方案：降压整流滤波模块包括变压器、整流器、第一电感、第一电容、第二电容，变压器的输入端连接市电电源模块的输出端，变压器输出端的一端连接整流器的第一端，变压器输出端的另一端连接整流器的第三端，整流器的第二端接地，整流器的第四端连接第一电感，第一电感的另一端连接第一电容、第二电容、限流保护模块的输入端，第一电容的另一端接地，第二电容的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：限流保护模块包括熔断器、第一电阻，熔断器的一端连接降压整流滤波模块的输出端，熔断器的另一端连接第一电阻，第一电阻的另一端连接限定电压供给模块的输入端、信号输出判断模块的第一输入端、光照检测模块的输入端、负载工作模块的输入端、继电器工作模块的第一输入端。

作为本发明再进一步的方案：限定电压供给模块包括第二电阻、可调精密稳压源、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管、第一电位器，第一三极管的集电极连接第二电阻、限流保护模块的输出端，第二电阻的另一端连接第一三极管的基极、可调精密稳压源的负极、第二三极管的集电极，可调精密稳压源的正极接地，可调精密稳压源的参考极连接第三电阻，第三电阻的另一端连接第二三极管的发射极，第二三极管的基极连接第一电位器的滑动端，第一电位器的一端连接第五电阻，第一电位器的另一端接地，第五电阻的另一端连接第四电阻、信号输出判断模块的第二输入端，第四电阻的另一端连接第一三极管的发射极。

作为本发明再进一步的方案：光照检测模块包括第六电阻、第二电位器、光敏电阻，第六电阻的一端连接限流保护模块的输出端，第六电阻的另一端连接第二电位器，第二电位器的另一端连接光敏电阻、信号输出判断模块的第三输入端，光敏电阻的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：信号输出判断模块包括第七电阻、第八电阻、放大器、第三电容、第一二极管，第七电阻的一端连接限流保护模块的输出端，第七电阻的另一端连接第八电阻，第八电阻的另一端连接放大器的反相端，放大器的同相端连接光照检测模块的输出端，放大器的电源端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第三电容、限定电压供给模块的输出端，第三电容的另一端接地，放大器的输出端连接继电器工作模块的第二输入端。

作为本发明再进一步的方案：继电器工作模块包括第四电容、第三三极管、第一继电器、第二二极管，第二二极管的负极连接限流保护模块的输出端、第一继电器，第一继电器的另一端连接第二二极管的正极、第三三极管的集电极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的基极连接第四电容、信号输出判断模块的输出端，第四电容的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：负载工作模块包括第一开关、负载、第三二极管，第一开关的一端连接限流保护模块的输出端，第一开关的另一端连接负载，负载的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案在感知光照强度到达阈值时会自动导通开关，对负载进行供电，使其工作，同时可以调节光照信号的感知强度，使得光照检测模块在相同的光照强度下输出的电压信号大小不同，使得开关导通时的光照强度改变。

附图说明

图1为一种基于光敏元件的电子开关的原理图。

图2为一种基于光敏元件的电子开关的电路图。

图3为放大器ad8606的内部结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种基于光敏元件的电子开关，包括：

市电电源模块1，用于供给220v交流电；

降压整流滤波模块2，用于将220v交流电转化为低于22v直流电；

限流保护模块3，用于保护电路，在降压整流滤波模块2输出的电流超过2a时断开；

限定电压供给模块4，用于供给稳定的电压给信号输出判断模块5作为工作电压；

光照检测模块6，用于检测外界光照的强度，光照强度越大，输出电压越小；光照强度越低，输出电压越大；通过调节光照检测模块6里面的电位器阻值可以调节同一光照强度下的输出电压；

信号输出判断模块5，用于在光照检测模块6输出的电压达到阈值时，控制继电器工作模块7导通；

继电器工作模块7，用于工作时导通限流保护模块3供给负载工作模块8的电路；

负载工作模块8，用于负载工作；

市电电源模块1输出端连接降压整流滤波模块2输入端，降压整流滤波模块2输出端连接限流保护模块3输入端，限流保护模块3的输出端连接限定电压供给模块4的输入端、信号输出判断模块5的第一输入端、光照检测模块6的输入端、负载工作模块8的输入端、继电器工作模块7的第一输入端，限定电压供给模块4的输出端连接信号输出判断模块5的第二输入端，光照检测模块6的输出端连接信号输出判断模块5的第三输入端，信号输出判断模块5的输出端连接继电器工作模块7的第二输入端，继电器工作模块7的输出端连接负载工作模块8的输入端。

在具体实施例中：光敏器件是指能将光信号转变为电信号的元件；与发光管配合，可以实现电到光、光到电的相互转换，常见的光敏元件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管。

在本实施例中：请参阅图2，降压整流滤波模块2包括变压器w、整流器t、第一电感l1、第一电容c1、第二电容c2，变压器w的输入端连接市电电源模块1的输出端，变压器w输出端的一端连接整流器t的第一端，变压器w输出端的另一端连接整流器t的第三端，整流器t的第二端接地，整流器t的第四端连接第一电感l1，第一电感l1的另一端连接第一电容c1、第二电容c2、限流保护模块3的输入端，第一电容c1的另一端接地，第二电容c2的另一端接地。

变压器w将220v交流电转化为低伏交流电，整流器t将低伏交流电转化为低伏不稳定的直流电，第一电感l1、第一电容c1、第二电容c2共同构成滤波器，将低伏不稳定的直流电转化为低伏稳定的直流电。

在另一个实施例中，可将第二电容c2替换成电阻组成滤波器，来代替第一电感l1、第一电容c1、第二电容c2共同构成滤波器；添加电阻的滤波器相较于原滤波器，电阻会损耗电能。

在本实施例中：请参阅图2，限流保护模块3包括熔断器fu、第一电阻r1，熔断器fu的一端连接降压整流滤波模块2的输出端，熔断器fu的另一端连接第一电阻r1，第一电阻r1的另一端连接限定电压供给模块4的输入端、信号输出判断模块5的第一输入端、光照检测模块6的输入端、负载工作模块8的输入端、继电器工作模块7的第一输入端。

熔断器fu是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开，用来防止电流过大时断开电路，保护各类元器件；第一电阻r1用于防止电路中的电流过大。

在另一个实施例中，可通过电阻代替熔断器fu；电阻阻值越大限流效果越好，同时消耗电能越多，因此选择的电阻阻值要求较高，同时出现电流波动范围特别大时依旧会导致各类元器件损坏。

在本实施例中：请参阅图2，限定电压供给模块4包括第二电阻r2、可调精密稳压源tl、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一三极管v1、第二三极管v2、第一电位器rp1，第一三极管v1的集电极连接第二电阻r2、限流保护模块3的输出端，第二电阻r2的另一端连接第一三极管v1的基极、可调精密稳压源tl的负极、第二三极管v2的集电极，可调精密稳压源tl的正极接地，可调精密稳压源tl的参考极连接第三电阻r3，第三电阻r3的另一端连接第二三极管v2的发射极，第二三极管v2的基极连接第一电位器rp1的滑动端，第一电位器rp1的一端连接第五电阻r5，第一电位器rp1的另一端接地，第五电阻r5的另一端连接第四电阻r4、信号输出判断模块5的第二输入端，第四电阻r4的另一端连接第一三极管v1的发射极。

开始时，第一三极管v1导通，输出电压使得第一电位器rp1上存在电压，因此第二三极管v2导通，第二三极管v2导通会减小第一三极管v1基极的电压，反过来影响第一三极管v1的输出电压减小，反馈到第二三极管v2的基极，使得第二三极管v2的导通程度下降，同时第二三极管v2输出电压为可调精密稳压源tl的参考极，影响可调精密稳压源tl的负极电压，进而影响第一三极管v1的基极电压，因此第一三极管v1、第二三极管v2、可调精密稳压源tl互相影响，保证第一三极管v1输出电压稳定，保证输出给放大器u1的电压稳定，放大器u1正常工作。

在另一个实施例中，可选用稳压器及外围电路代替限定电压输出模块；放大器u1的电源电压范围较大，不必选用稳压器精密输入电压，同时稳压器价格较高。

在本实施例中：请参阅图2，光照检测模块6包括第六电阻r6、第二电位器rp2、光敏电阻rg，第六电阻r6的一端连接限流保护模块3的输出端，第六电阻r6的另一端连接第二电位器rp2，第二电位器rp2的另一端连接光敏电阻rg、信号输出判断模块5的第三输入端，光敏电阻rg的另一端接地。

光敏电阻rg光照强度越大时，阻值越小；光照强度越小时，阻值越大；光敏电阻rg上的电压会随着光照强度变化而变化；假设照度为10lux（光照强度是一种物理术语，指单位面积上所接受可见光的光通量，简称照度，单位lux）时，光敏电阻rg上的电压为1v，通过调节第二电位器rp2的阻值，来使得照度为10lux，光敏电阻rg上的电压不同。

在另一个实施例中，可选用电阻代替第二电位器rp2，但这样会使得无法改变相同照度下光敏电阻rg上的电压。

在本实施例中：请参阅图2和图3，信号输出判断模块5包括第七电阻r7、第八电阻r8、放大器u1、第三电容c3、第一二极管d1，第七电阻r7的一端连接限流保护模块3的输出端，第七电阻r7的另一端连接第八电阻r8，第八电阻r8的另一端连接放大器u1的反相端，放大器u1的同相端连接光照检测模块6的输出端，放大器u1的电源端连接第一二极管d1的负极，第一二极管d1的正极连接第三电容c3、限定电压供给模块4的输出端，第三电容c3的另一端接地，放大器u1的输出端连接继电器工作模块7的第二输入端。

放大器u1的型号为ad8606，是双路单电源放大器u1；在本发明中，将放大器u1作为比较器使用。光敏电阻rg上的电压即为放大器u1同相端的电压，在放大器u1同相端电压大于反相端电压时，放大器u1输出高电平；在放大器u1同相端电压低于反相端电压时，放大器u1输出低电平。

在另一个实施例中，可选用lm324型号的放大器u1代替ad8606型号的放大器u1，ad8606型号的放大器u1具有极低失调电压、低输入电压和电流噪声以及宽信号带宽等特性。

在本实施例中：请参阅图2，继电器工作模块7包括第四电容c4、第三三极管v3、第一继电器j1、第二二极管d2，第二二极管d2的负极连接限流保护模块3的输出端、第一继电器j1，第一继电器j1的另一端连接第二二极管d2的正极、第三三极管v3的集电极，第三三极管v3的发射极接地，第三三极管v3的基极连接第四电容c4、信号输出判断模块5的输出端，第四电容c4的另一端接地。

在放大器u1输出高电平时，第三三极管v3导通，进而第一继电器j1得电导通，第一继电器j1工作时，第一开关s1闭合，第一继电器j1不工作时，第一开关s1弹开。

在另一个实施例中，可以选用mos管来代替第三三极管v3，但是mos管价格高于三极管。

在本实施例中：请参阅图2，负载工作模块8包括第一开关s1、负载x、第三二极管d3，第一开关s1的一端连接限流保护模块3的输出端，第一开关s1的另一端连接负载x，负载x的另一端连接第三二极管d3的正极，第三二极管d3的负极接地。

在第一继电器j1工作时，第一开关s1闭合，负载x得电导通，负载x工作，同时第三二极管d3发光显示负载x正在工作。

在另一个实施例中，可以除去第三二极管d3，但是会缺乏指示，只能够通过负载x工作的状况来判断负载x是否工作。

本发明的工作原理是：市电电源模块1供给220v交流电，降压整流滤波模块2将220v交流电转化为低伏直流电，限流保护模块3保护电路的安全，防止大电流损坏电路，光照检测模块6检测光照强度，将其转换为电压信号发送给信号输出判断模块5，在一定范围内，光照强度和电压大小成反比，在光照检测模块6输出的电压到达阈值时，信号输出判断模块5驱动继电器光照模块工作，由限定电压供给模块4给信号输出判断模块5供电，继电器工作模块7驱动负载工作模块8工作，以此达到根据光照强度的变化来控制开关的闭合或者弹开，同时可以通过调节第二电位器rp2来改变开关闭合或者弹开的光照强度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。