光控灯.docx

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光控灯

光控灯

姓名

学号

院、系、部

班号

完成时间

2013年6月30日

摘要

光控自动照明灯，电路简单，使用方便。

通过光控照明电路，以达到节省能源的目的,该设计主要介绍的是关于光控的电路设计。

光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在有光的时候灯就会慢慢的熄灭。

在较黑暗或完全没有光照的时候灯就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，和延长了灯的寿命。

在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

在现代社会中，某些场所灯光已经不再满足与单纯的手动开关，而是向智能和人性化方向发展，方便与节能已经是主题口号，所以各种光控灯应运而生，而且在光控基础上在发展成为更实用的声光控照明灯，所以研究光控的原理是非常有必要的。

本文利用光敏电阻阻值随光强度变化的特点，再以差分比较电路和单限电压比较器及功率表、LED发光管等电路的合理正确连接，就可以形成一个较为简单的报警电路。

此电路首先采用光敏电阻来控制比例运算电路的一个输入端，从而可以通过两个输入端的电压差，结果达到光控电路。

光控灯电路作为一种简单的实用电路现在已经渗透到我们生活中很多方面，最常见的如光控照明灯，就是指在有光情况下会自动熄灭，当夜幕来临的时候等会自动的亮起来，很适合做路灯和走廊灯的控制，起到了很好的节能效果。

关键词：

光控灯；光敏电阻；LED发光管

目录

第1章　设计任务与要求1

第2章　方案与论证1

2.1原理与框架图1

2.2　电路设计2

2.3保护电路2

2.4　光控电路3

第3章　单元电路设计与参数计算3

3.1　电源应用3

3.2　整流与性能分析3

3.3元件选择3

3.4电路的具体实现5

3.5差分放大电路，可实现差分比例运算5

3.6保护二极管选择6

第4章仿真与调试7

第5章结论与心得8

第6章参考文献9

第1章　设计任务与要求

白天时灯灭，天黑时灯自动点亮。

光敏电阻，运算放大器。

主要器件：

光敏电阻、运放放大器、.扬声器或音乐芯片等。

注意：

要有相关参数计算。

第2章　方案与论证

2.１　原理与框架图：

接通电源后，当有光照射到光敏电阻RP时，其阻值减小（几十K左右），Q1基极电压降低Q1截止，Q2基极电压升高Q2截止，发光二极管无电流通过处于熄灭状态；反之光敏电阻RP没有光照时，其阻值增大（约为几M），Q1基极电压升高并使其导通，Q2基极电压降低，Q2饱和导通，发光二极管得到电压从而发光。

光敏电阻

无光情况

有光情况

三级管导通

三级管不导通

图2.1　原理框架图

灯亮

灯不亮

2.2　电路设计：

将光敏电阻用做三极管9014的下偏置电阻，利用光敏电阻随外部光照的变化来控制三级管9014的工作状态，可以是三级管工作在截止和导通两种不同的状态，9012基极接至9014的发射极输出处，发射极接电源，集电极接输出LED灯，9012的工作状态受9014的控制，当有光照时，光敏电阻阻值降低，9014基极电压被拉低而截止，9012基极电压升高9012截止，LED灭；反之光敏电阻没有光照时，其阻值增大，9014基极电压升高并使其导通，9012基极电压降低，9012饱和导通。

图2.2　图电路设计图

2.3　保护电路:

采用二极管防止电路短路，损坏原件。

2.4　光控电路：

如图2.4所示，由R4和R9组成，其中R9为光敏电阻，电路中晶闸管的通断，取决于控制信号的有无。

光敏电阻R9的阻值随着光照强度的变化而变化，当光照达到一定强度时，其电阻值变小到与R4分压后使IC（a）2脚处于逻辑低电平，2脚所在的与非门被封死，这时不管有无声音信号输入，IC（d）11脚都是低电平，晶闸管正向阻断。

随着光照强度的减弱，R9的阻值逐渐增大，2脚的电平逐渐上升，当2脚的电位上升到逻辑高电平后，即满足了开门条件，此时的声控开始起作用，3脚是否翻转只取决于IC（a）1脚电位（声控电路输入端）是否达到了逻辑高电平。

图2.4　光控电路

第3章　单元电路设计与参数计算

3.1　电源应用：

电源变压器是将交流220V的电压变为所需要的电压值，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

3.2　整流与性能分析：

整流电路常采用二极管的单相全波整流电路。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3,D4截止；在u2的负半周内，二极管D3,D4导通，D1,D2截止。

正负半周内部都有电流流过的负载，且方向是一致的。

电路的输出波形如图：

图3.1　原理图与波形图

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即。

电路中的每只二极管承受的最大反向电压为

（U2是变压器副边电压有效值）。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。

选择电容滤波电路后，直流输出电压：

Uo1=（1.1～1.2）U2，直流输出电流：

.（I2是变压器副边电流的有效值。

）,稳压电路可选集成三端稳压器电路。

性能分析：

主要故障存在于二极管是否发光。

若不发光，则可能由于比教器所连两点的压差不在二极管的开启电压范围内。

若小于开启电压，则不足以使二极管导通；若压差大于二极管所能承受的最大电压，则将二极管击穿。

以上任何一种情况的发生，二极管都不会点亮。

3.3　元件选择：

一Rp采用MG45型光敏电阻器，要求亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好

二发光二极管比较随意，一般器件均可

三根据电路一级倍数和二级放大确定R1，R2为100k和10k仿真真实验时确定的数值。

3.4　电路的具体实现：

本电路由三个1kohm的电阻、1kohm光敏电阻、差分放大电路、单限比较器、发光二极管（最大正向电压为1.5V）、2V电压源组成：

图3.4　电路仿真图

1、有光时：

R13=0.2kohm

Ia=Vcc/R12+R13=0.184AIb=Vcc/R13+R14=0.11A

Ua=IaR13=0.665VUb=IbR13=0.5V

压差U=Ub-Ua=0.O74V<1.5V

压差在二极管的开启电压范围内，二极管导通并不被击穿，自动点亮

无光时：

R13=1kohm

Ia=Ib=0.184AUb-Ua=0

无压差通过发光二极管，顾发光二极管不能点亮。

3.5　差分放大电路，可实现差分比例运算：

为了保证运放两个输入端对地的电阻平衡，同时为了避免降低共模抑制比，通常要求

R1=R2

Rf=Rf’

在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0，利用叠加定理可求得同相输入端的电位为

而反向输入端的电位为

因为“虚短”，即U-=U+，所以

当满足条件R1=R2,Rf=Rf’时，整理上式，可求得差分比例运算电路的输出关系为

U0=-Rf/R1（U1-U2）

图3.5　差分比例运算电路图

差分放大电路的输出电压U01输入由A2组成的滞回比较器。

3.6　保护二极管选择：

因为输出最大电流1A，所以保护二极管选用IN4007，反向击穿电压为1000V，额定工作工作电流ID=1A。

第4章　仿真与调试

按图所示焊接。

焊接时，先固定原件，在焊接导线，先安装比较小的元件，安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。

接通电源，用数字万用表检查整流以防损坏电路元件。

具体的仿真调试图如下：

图4　仿真图

调试：

连接电路图，有光时，光敏电阻为0.5kohm，测试比较器所连接的两点的电压，压差应为零，发光二极管无电流经过，二极管不能点亮；无光时光敏电阻阻值逐渐增大至1kohm，测试比较器所连两点出现压差，二极管中有电流流过，自动点亮。

第5章　结论与心得

通过模拟电子设计实验，我设计的电路初步满足了设计任务和指标要求，测试的结果与理论值基本相同而且所用的器材占用的面积很小，电路的灵敏度较高，在性价比方面，这次设计的光控开关报警器实验电路总体上说比较稳定，从选定的元件来说、所选元件比较常见价格便宜，电路实用、易于测试、运用到实践。

主要故障存在于二极管是否发光。

若不发光，则可能由于比教器所连两点的压差不在二极管的开启电压范围内。

若小于开启电压，则不足以使二极管导通；若压差大于二极管所能承受的最大电压，则将二极管击穿。

以上任何一种情况的发生，二极管都不会点亮。

经过反复改进与调试，最终实现其功能。

通过这次模拟电子技术的假期实习，我感觉收获很多。

使我懂得了做一件一种产品是很严谨的事情，而且要把所学的知识运用到实践并不像想象的那么简单。

设计一开始无从下手，经过到处查阅资料还有老师的帮助下，终于顺利展开并得以圆满完成。

我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的。

这次课程设计很认真。

中间有很多困难，通过自身努力和老师的帮助，顺利解决了，而且我学到敢于面对和解决问题的精神，所以我要感谢老师在课程设计上给予我的指导、支持和帮助，这是我能顺利完成这次课设的主要原因，尤其是老师对于技术上的指导，让我能把系统做得更加完善。

在此期间，我学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力，我们拿到工具后，还很陌生，通过接触使用这些工具，才明白这些工具的用处。

在焊接过程中，我培养了不烦不燥，细心耐心，使我学到的知识在实际中得到了应用，是我增加了很大的信心，带来了很大的乐趣。

我还通过在实验验收时的调节仪器，使我接触到了一些高科技的仪器，通过对这些仪器的使用，我意识到这些仪器的高精尖，使我提高了学习能力和创新能力。

通过这次实习我们还培养了严谨治学的科学态度。

通过这次实习，我自身的素质也有了很大的提高。

更好的懂得了团结协作，懂得了集体力量大的真理，有时自己找不到的错误在大家的努力下解决了。

还使我对一些模拟电路有了进一步的理解，提高了认知能力。

第6章　参考文献

[1]《模拟电子技术基础简明教程（第三版）》杨素行高等教育出版社

[2]《电子技术基础模拟部分（第五版）》康华光高等教育出版社

[3]《电子技术基础课程设计》康华光高等教育出版社

[4]陈永甫，《常用电子元件及应用》[M].北京：

机械工业出版社，2004

[5]付家才.《电气控制实验与实践》[M].北京：

高等教育出版社，2009