2.4 光敏电阻的应用实例

与其他光电敏感器件不同，光敏电阻为无极性的器件，因此，可直接在交流电路中作为光电传感器完成各种光电控制。但是，在实际应用中光敏电阻主要还是在直流电路中用作光电探测与控制。

1．照明灯的光电控制电路

照明灯包括路灯、廊灯与院灯等公共场所的照明灯，它的开关常采用自动控制。照明灯实现光电自动控制后，根据自然光的情况决定是否开灯，以便节约用电。图2-15所示为一种最简单的用光敏电阻作为光电敏感器件的照明灯自动控制电路。该电路由3部分构成：第1部分为由整流二极管VD和滤波电容C构成的半波整流滤波电路，它为光电控制电路提供直流电源；第2部分为由限流电阻R、CdS光敏电阻及继电器绕组构成的测光与控制电路；第3部分为由继电器的常闭触头构成的执行电路，它控制照明灯的开关。

当自然光较暗需要点灯时，CdS光敏电阻的阻值很高，继电器K的绕组电流变得很小，不能维持工作而关闭，常闭触头使照明灯点亮；当自然光增强到一定的照度Ev时，光敏电阻的阻值减小到一定的值，流过继电器的电流使继电器K动作，常闭触头断开将照明灯熄灭。设使照明灯点亮的光照度为Ev，继电器绕组的直流电阻为RK，使继电器吸合的最小电流为Imin，光敏电阻的灵敏度为SR，暗电阻RD很大，则

显然，这种最简单的光电控制电路有很多缺点，需要改进。在实际应用中常常要附加其他电路，如楼道照明灯常配加声控开关，或者微波等接近开关，使照明灯在有人活动时才被点亮；而路灯光电控制器则要增加防止闪电光辐射或人为的光源（如手电灯光等）对控制电路的干扰措施。

2．火焰探测报警器

图2-16所示为采用光敏电阻作为探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻的暗电阻的阻值为1 MΩ，亮电阻的阻值为0.2 MΩ（幅照度1 mW/cm2下测试），峰值响应波长为2.2 μm，恰为火焰的峰值辐射光谱。

由VT1、电阻R1、R2和稳压二极管VDW构成对光敏电阻R3的恒压偏置电路。恒压偏置电路具有更换光敏电阻方便的特点，只要保证光电导灵敏度Sg不变，输出电路的电压灵敏度就不会因为更换光敏电阻的阻值而改变，从而使前置放大器的输出信号稳定。当被探测物体的温度高于燃点或被点燃发生火灾时，物体将发出波长接近于2.2 μm的辐射（或“跳变”的火焰信号），该辐射光将被PbS光敏电阻R3接收，使前置放大器的输出跟随火焰“跳变”的信号，并经电容C2耦合，发送给由VT2、VT3组成的高输入阻抗放大器放大。火焰的“跳变”信号被放大后发送给中心站放大器，并由中心站放大器发出火灾警报信号或执行灭火动作（如喷淋出水或灭火泡沫）。

3．照相机电子快门

图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机的电子快门。电子快门常用于电子程序快门的照相机中，其中测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉（CdS）光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关S和电容C1构成的充电电路，时间检出电路（电压比较器），三极管VT构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片（执行单元）等组成。

在初始状态，开关S处于图中所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与RW1对电源电压Ubb分压所得的阈值电压Uth（一般为1～1.5 V），而电压比较器的负输入端的电位UR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。

当按动快门的按钮时，开关S与由光敏电阻R及RW2构成的测光与充电电路接通，这时，电容C1两端的电压UC为零。由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使三极管VT导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。快门打开的同时，电源Ubb通过电位器RW2与光敏电阻R向电容C1充电，且充电的速度取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。UR的变化规律可由电容C的充电规律得到：

式中，τ=（RW2+R）C，为电路的时间常数；而光敏电阻的阻值R与入射的光照度Ev有关。由式（2-2）不难推出

R=1/g=E-γ/Sg

当电容C1两端的电压UC充电到一定的电位（UR≥Uth）时，电压比较器的输出电压将由高变低，三极管VT截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。快门的开启时间t可由下式得到：

t=（RW2+R）C·ln（Ubb/Uth）

显然，快门开启的时间t取决于景物的照度，景物照度越低，快门开启的时间越长；反之，快门开启的时间变短，从而实现照相机曝光时间的自动控制。当然，调整电位器RW1可以调整阈值电压Uth，调整电位器RW2，可以适当地修正电容的充电速度，都可以达到适当地调整照相机曝光时间的目的，使照相机曝光时间的控制适应照相底片感光度的要求。