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 A019自动续光灯
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电 路 简 介

    这是一个简单而实用的电路,基本上和“光敏延时灯”属于同种类型;很多人都愿意把它放在床边的台灯下,当房间里所有灯光熄灭,它自动照明几分钟,让你有时间做完尚未完成的动作;耗电也非常节省,两节5号电池可以使用半年以上。

    电路的特点是:利用电容充电电流把LED点亮。整个电路主要是两个网络,电阻R1、光敏二极管D1、电容C、电阻R2和普通二极管D2组成充放电网络;在亮环境下,D1阻值很小,有一股小电流从电源正极经过R1、在经过D1流回电源负极,这时候,C的正极(图中左侧)的电压是很低的。所以,无论从右边的那条电路,都不能对C进行充电,C就没有电流流过,更不可能给后面的网络送去电流。因此,在亮环境下,发光二极管LED是不亮的。
    第二个网络是由三极管V1、V2和电阻R3、发光二极管LED组成的,这是一个电流放大电路。如果前面有一定的电流送过来,经它放大,就可以使LED大放光芒,否则就是不亮。
    关键是在暗环境下所发生的一切。暗,是怎么暗下来的?基本上可以有两种“暗法”,一种是突变,就是房间里关灯,整个房间一下子暗下来;先看看这种情况。光敏二极管D1的内阻突然变大,C正极这一端电压突然升高(这个原因你从串联电路中应该知道),电源对C开始充电,有充电电流流过C,这股电流其中极少量通过电阻R2回电源,而对D2因为反方向而不能通过,大部分电流都成为V1的基极电流,这股电流经过V1放大后又经过V2放大,足以使LED发出强光。所以在环境突变暗的情况下,灯亮。接下来,仍旧在暗环境下(房间里不再开灯),C的正极电压慢慢升高,充电电流越来越小直到变成零,这时候,LED就跟着熄灭了。这段时间叫做延时,延时结束,灯就自动关闭;只要房间里中途不再开灯,这个状态就能一直维持下去,这时候,R1和D1这条电路上流过的电流是极小的,而电容C因为已经被充足了电,所以也不再有电流流过(都是理论上的解说,实际上因为电容漏电等因素,还是有一点电流的,但是在这个电路中,可以忽略不计),后面的网络只是做个“摆设”,无所作为。你想想看,在这种暗环境下,整个电路耗电能有多少?显然是非常有限的。
    我们再深入分析在长时间的暗环境下,电路还会有什么动态?前面已经说明了,这时候C是被充足电的;尽管D1内阻很大,但是它毕竟是一条通路,所以,C的电荷就会很慢很慢的流过D1,再流过R2而回到C的负极。R2的阻值也很大,2M相当于2000000欧姆。但是不管怎么大,总是一条通路。所以,在长时间暗环境下,有一股很小的电流在流动,这股电流叫做电容C缓慢的放电电流。在你关灯后进入梦乡,这股电流在缓慢地流动。那么,流动的结果又是怎么样呢?被充在C里的电荷会不会慢慢放完了?不是,你想想,这时候,因为R1的下端电压很高,它始终保持着对C充电的姿态,所以,这时候实际上是充电和放电的动态平衡状态,一边在缓慢放电,一边在很慢地补充,所发生的电流又很小,所以最关键的一点是,没有余力顾及后面的网络,LED始终不亮!在整个一个黑暗的夜里,这个小灯,里面在偷偷的流动微弱的电流,但是,它是不会再点亮了。
    情况有变化了,有人半夜里突然开灯了,那又怎么样?我们分析一下。环境突然照明,D1阻值突然变小,C的正端电压突然下降,而这时候原来充足电的电容就突然放电,朝D1(它当时阻值很小)向下放电,这股放电电流主要部分向右经过二极管D2流向C的负极, 把电容两端原来所充的电量中和,这才叫电容放电;从此也可以看出这个D2的作用 (有人对D2“反接”不理解,现在该知道它的作用了吧),如果单靠电阻R2放电那就不可能在瞬间把C的电容放完。这股放电电流是比较大的,但是它的方向是和充电电流相反的,所以对后面的放大网络毫无影响:半途开灯,小灯LED仍旧不亮(实际上,房间已被照明,它也无需再亮了)。接着,假设房间里又一次关灯,又一次突然变暗,很简单,重复前面的过程,无需累述。
    再说,如果硬要把D2去掉,那又会出现什么结果呢?这种情况也就是刚才提到过,环境骤亮时单靠阻值很大的电阻R2放电是不可能在短时间内把电容C的电放完的;这样,如果环境又突然暗下来了,照例小灯应该点亮才对,但是由于C所充的电量还相当大,不能再次充电,没有充电电流,也就没有足够电流驱动后级电路,小灯就亮不起来。这就是:如果没有D2,小灯要在亮环境下等待很长时间,等到C的电量慢慢地基本放净。才会在骤暗的情况下再次点亮,这显然是不现实的。
    接着看,天慢慢亮起来了,房间里的亮度逐步提高(这是渐变,不是突变),小灯又会是什么情况?记住,C正端的电压这时候是慢慢下降的,因为,D1的内阻是慢慢变小的。电容C会是怎么样呢? 在前级网络内部缓缓放电。LED怎么样?当然不亮。
    至此,你应该可以知道,这个简单的电路,具有多大的教学意义。它包含着丰富的内容,同时也显示出电路的“灵性”——当然,这是人的智慧、思维的结晶。

制 作 概 要

印刷线路板铜膜面电路

安装线路板“三个对准”

正负电极位置

正负电极固定

正面图

反光片定位

安装半球形灯罩

安装电池

完成

教 学 建 议

1、这个电路以讲解原理和动手组装为主,而是动手在前,讲解在后;在讲解中一定要带领学生一起做几个实验;教师的手中,要根据教学要求,预先准备好几个样品;如果你要讲解D2的功能,那么你就要准备一个没有D2的样机。
2、可以和“光敏延时灯”作比较,教育学生懂得实验电路和商品设计的联系和区别:应用印刷电路板的优点、外观设计的多宗考虑等等。
3、创议学生把作品赠送给老人,给家里或邻里老人的夜间生活带来方便,也算是一种孝敬长辈的公益活动。

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原理简述