基于光敏电阻的电磁水阀控制电路

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摘 要：文章介绍了一种基于光敏电阻的电磁水阀控制电路，控制电路包括光敏电阻、整流桥、晶闸管、晶体管等组成。该电子光控电磁水阀控制电路基于光敏电阻和晶闸管来实现冲水龙头晚上自动关水的目的，易于实施，能有效节约水资源，具有一定的实用价值。

关键词：电磁水阀；光敏电阻；控制电路

1 概述

国家提倡节约用水，在很多公共场所内，如学校的图书馆、教学楼以及公司办公楼等处，洗手间的冲水龙头，如没人手动关的情况下，则处于一天24小时不断的放水状态，但是实际上，在这些地方，到晚上基本上无人使用洗手间，从而造成水资源的大量浪费，因此，本文设计的一种电子光控电磁水阀控制电路，可有效解决冲水龙头自动关水的功能，同时节约了水资源，减少了浪费，具有一定的实用价值和经济价值。

2 电磁水阀控制电路的结构与原理

基于光敏电阻的电磁水阀，包括电磁水阀和控制电路，控制电路包括光敏电阻、整流桥、晶闸管、晶体三极管等。其中晶体三极管三个电极分别用集电极c极，发射极e极，基极b极表示。

2.1 光敏电阻介绍

2.1.1 光敏电阻的结构与工作原理

光照射在某一物体上，可以看作物体受到一连串能量为hf的光子袭击，被照射物体的材料吸收了光子的能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。在光线作用下，物体的导电性能发生变化的效应称为内光电效应。半导体材料受光照时，由于对光子的吸收引起载流子浓度的增大，因而导致材料电导率增大（电阻减小），这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。光敏电阻结构简单，在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示，其外形和电路图见图1。

光敏电阻又称光导管，它几乎都是由半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有正负极性，就可以认为是一个电阻元器件，使用时可以在它的两端加直流电压，也可以在其两端加交流电压。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。它在无光照射条件下时，呈高电阻值状态，根据欧姆定律，此时电路中电流值很小。当光敏电阻受到外界一定波长范围的光照射时，它的阻值会很快地变小，从而电路中电流迅速变大。

2.1.2 光敏电阻的主要参数

光敏电阻的主要参数有亮电阻、暗电阻、亮电流、暗电流、光电流、灵敏度等。

（1）亮电流、亮电阻。光敏电阻在受光照射时的呈现出的稳定电阻称为亮电阻，此时流过的给定工作电压下的电流称为亮电流。实际光敏电阻的亮电阻值在几千欧以下。

（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在不受光照射时，经过一段时间稳定后测得的阻值称为暗电阻，此时在给定的工作电压下流过的电路电流称为暗电流。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级。

（3）光电流。亮电流与暗电流之差为光电流。

（4）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。

2.1.3 光敏电阻的选择与应用

实际应用中，要根据实际电路的要求，选择暗电阻和亮电阻相差越大越好的光敏电阻。光敏电阻可应用在生产生活的各种自动控制装置和光照检测设备或仪器中，如生产车间的自动检测系统、自动感应照明系统等。此外，如电视机等家用电器，光敏电阻也得到了广泛的应用。

2.2 晶体三极管介绍

晶体三极管的作用与种类：

三极管的全称为半导体三极管，也称为双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号，也用作无触点开关。它是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

（1）晶体三极管的结构与符号。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，从三个区引出相应的电极，分别为基极b、发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大。PNP型三极管发射区“发射”的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里，NPN型三极管发射区“发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。晶体三极管的结构与符号如图2。

（2）晶体三极管的作用。晶体三极管有三个工作区，在放大区时晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本、最重要的特性。利用三极管工作在截止与饱和区时可以组成基本开关电路。

2.3 具体电路分析

基于光敏电阻电磁水阀的控制电路具体如图3所示。

整流桥的输入侧经电磁阀的线圈接交流220V电源，整流桥的输出侧的正端即M点接晶闸管的正极；整流桥的输出侧的负端即N点接晶闸管的负极。电阻R8的一端接M点，电阻R8的另一端即P点依次经串联的电阻R1、光敏电阻R2和电阻R3接地。光敏电阻R2和电阻R3的连接点即Q点接三极管Q1的b极，三极管Q1的c极经电阻R4接P点，三极管Q1的e极接地。电解电容C1跨接在三极管Q1的b极和e极之间，三极管Q1的c极经电阻R5接三极管Q2的b极，三极管Q2的c极经电阻R7接P点，三极管Q2的e极接地。电解电容C2跨接在三极管Q2的b极和e极之间，三极管Q2的b极经电阻R6接P点，三极管Q2的c极接晶闸管的触发脚。P点处接入直流电源（如+5V电源），用于为弱电控制部分供电。

工作原理说明：R1和R3作为分压电阻；Q1作为放大电流管；Q2作为开头管；晚上时，R2上感应不到光源，R2的电阻值变大使Q1放大电流管电流变小。Q1的C极电压上升，使得Q2基极电压上升，Q2基极电压上升后Q2导通，Q2的C极无法输出触发信号使得可控硅（即晶闸管）导通，电磁阀上不带电，水龙头处于关闭状态。

白天时，当R2上感应到光源，R2的电阻值变小使Q1放大电流管电流变大。Q1的C极电压下降，使得Q2截止，从而Q2输出触发信号打开晶闸管，促使整流桥输出侧直接短接从而使得电磁阀带电，打开水龙头。

3 结束语

本文介绍的基于光敏电阻电磁水阀控制电路，是基于光敏电阻和晶闸管实现晚上关水的目的，两个三极管分别作为放大管和开关管，光敏电阻用于感应现场光强，晶闸管作为开关使用。电路简单，易于实施，能有效节约水资源，有利于构建和谐社会。成本小，能节省水资源，具有一定的实用价值，有利于构建和谐社会。

参考文献

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