基于NE555構(gòu)成的光照控制電路

1、基于NE555構(gòu)成的光照控制電路 電子工藝實(shí)訓(xùn) 院系：機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電子信息工程（2） 學(xué)號(hào)：2014041612 姓名：高云基于NE555構(gòu)成的光照控制電路1、 電路設(shè)計(jì) 1、實(shí)現(xiàn)功能簡(jiǎn)介： 通過(guò)NE555定時(shí)器和由滑動(dòng)變阻器等效的光敏電阻等構(gòu)成簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的智能化控制：（1）白天時(shí)，路燈自動(dòng)關(guān)閉（路燈可用發(fā)光二極管代替。但必須用繼電器控制路燈）； （2）晚上時(shí)，路燈自動(dòng)打開(kāi)； （3）可以調(diào)節(jié)亮度觸發(fā)點(diǎn)。使其白天熄滅，晚上自動(dòng)點(diǎn)亮。 2.方案論證 利用光照強(qiáng)度為傳感器，目前最為常用且性?xún)r(jià)比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強(qiáng)時(shí)，電阻值較低，而光線較暗時(shí)則電阻較

2、大的特點(diǎn)。總體設(shè)計(jì)分為兩個(gè)模塊：主控模塊，被控模塊。主控模塊和被控模塊之間通過(guò)繼電器進(jìn)行連接。  3、電路原理圖4、電路線路圖（為DXP所畫(huà)）5、電路工作原理： 該光控自動(dòng)路燈的電路是變壓器降壓，經(jīng)過(guò)橋式整流電路和AT7812三端穩(wěn)壓器后的電壓作為NE555的工作電壓，其中電路中NE555接成雙穩(wěn)態(tài)電路。R1（在dxp中）等效為光敏電阻，和電位器組成簡(jiǎn)單的分壓器。NE555的2腳和6腳接白天光敏電阻阻值大約為11.8K，3腳輸出端為低電位，電位器不工作，路燈不亮。當(dāng)夜幕降臨時(shí)，光敏電阻因?yàn)榻邮展庹諟p少而呈現(xiàn)高阻態(tài)。當(dāng)2、6腳電位在三分之一電源電壓以下時(shí)雙穩(wěn)態(tài)電位器

3、被置位，3腳輸出高電位，繼電器導(dǎo)通從而使路燈導(dǎo)通發(fā)光。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R2可以改變光敏電阻靈敏度，當(dāng)R2減小時(shí)，則路燈亮剛亮?xí)rR1臨界電阻也減小，即在外界光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)路燈就亮，靈敏度提高。同理當(dāng)電阻R2增大時(shí)，靈敏度降低。C1為濾波電容，用以提高5腳電位的穩(wěn)定性。電阻R可以保護(hù)集成LED受電流作用而損壞。2、 電路的仿真：1、 打開(kāi)Multisim仿真軟件 打開(kāi)Multisim仿真軟件在元件庫(kù)里查找電路圖中所需要的元器件，添加至當(dāng)前頁(yè)面按照所設(shè)計(jì)的原理圖進(jìn)行畫(huà)圖。畫(huà)完之后，認(rèn)真檢查。確定沒(méi)有錯(cuò)誤后，運(yùn)行，查看是否符合設(shè)計(jì)要求。并對(duì)電阻進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。2、測(cè)試當(dāng)電阻R2為3.54

4、.6k時(shí)，R1為高阻值時(shí)3腳輸出端為高電平，輸出端由高電位跳變?yōu)榈碗娢粫r(shí)R1阻值為1.6k，R1為低阻時(shí)3腳輸出端輸出低電平，并且輸出端由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)R1阻值為8.56k。 則： VT+=（3.5/（3.5+1.6）*12=8.25V VT-=（3.5/（3.5+8.56）*12=3.48VVT+-VT-=4.77VVCC=12vVT+=2/3VCC=8 VT-=1/3VCC=4=-=÷ø 下圖是用Multisim軟件所畫(huà)的設(shè)計(jì)圖：注：仿真圖上所示電路中光敏電阻用電位器代替3、仿真調(diào)試及各數(shù)據(jù)記錄： R1(K)8.508.508.508

5、.508.508.07.56.505.00R2(K)2.53.03.5453.53.53.53.5LED亮亮亮亮滅亮亮滅滅 通過(guò)表格可以看出以3.5%5%為界限，改變繼電器電流達(dá)到導(dǎo)通狀態(tài)。 通過(guò)調(diào)試最后優(yōu)化的電路圖如下，將電阻R1的阻值變小可將亮度觸發(fā)點(diǎn)降低，使燈泡在R1大于62.3%時(shí)明,小于62.3%時(shí)滅，提高系統(tǒng)的靈敏度。 光敏電阻 光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻的阻值隨入射光的強(qiáng)弱變化而變化，無(wú)光照時(shí)的阻值叫暗阻，通常很大；在光線照射時(shí)的阻

6、值很小，叫亮阻。光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性， 光譜特性，頻率特性，溫度特性。通過(guò)測(cè)量，得到本次試驗(yàn)中的光敏電阻亮阻值約為3.7K，暗阻值約為8.311.68K。   繼電器 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在繼電器兩端加上一定的電壓（本電路繼電器在911.89v時(shí)起作用），就會(huì)流過(guò)一定的電流

7、，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。   電位器 電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸電之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑

8、動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。 它大多是用作分壓器。三、 誤差分析： 電路所用滑動(dòng)變阻器最小變化值為5%最大電阻值，即0.25k。因此兩個(gè)滑動(dòng)變阻器是誤差主要來(lái)源，其次，仿真本身也存在較大誤差，各種元器件阻值非理想值，測(cè)量結(jié)果的影響也會(huì)帶來(lái)誤差。4、 元件表：電容 1個(gè) 47uf NE555芯片 1個(gè)滑動(dòng)變阻器 1個(gè)10K LED 1個(gè)電容 1個(gè)0.01uf 12V繼電器1片三端穩(wěn)壓器1個(gè)AT7812 電阻1個(gè)400歐光敏電阻1個(gè) 整流橋 1個(gè)變壓器 1個(gè) 滑動(dòng)變阻器 1個(gè)15K（后修改） 注：本設(shè)計(jì)所用仿真軟為Mul

9、tisim五、電路實(shí)物 1、實(shí)元件用原件表：電容 1個(gè) 47uf NE555芯片 1個(gè)滑動(dòng)變阻器 1個(gè)10K LED 1個(gè)電容 1個(gè)0.01uf 12V繼電器1片三端穩(wěn)壓器1個(gè)AT7805 電阻1個(gè)400歐光敏電阻1個(gè) 整流橋 1個(gè)變壓器 1個(gè) 排針若干 光敏電阻 杜邦線若 2、經(jīng)過(guò)后期的調(diào)試和修改，電路如下： （圖略改，查完后原件被需要同學(xué)拿走使用，圖電位器不是原實(shí)驗(yàn)時(shí)電位器） 3、調(diào)試及各數(shù)據(jù)記錄： R1(K)8.568.568.568.568.568.127.316.344.37R2(K)2.53.03.5356.353.53.53.53.5LED亮亮亮亮滅亮亮滅滅通過(guò)表格可以看出R2以

10、25%63.5%為界限時(shí)，改變繼電器電流達(dá)到導(dǎo)通狀態(tài)，LED發(fā)光.在R2=3.53(k）時(shí)，LED發(fā)光最穩(wěn)定 ，此時(shí)通過(guò)光照改變光敏電阻的阻值，控制LED明滅。同時(shí)接入電路的穩(wěn)壓電路可以穩(wěn)定的輸入電壓（經(jīng)測(cè)量大概12.16V）。六、電路不足分析 1、穩(wěn)壓電路的電容取值較小，電容數(shù)量不是很夠，不能夠徹底的做到整容、濾波的作用。解決辦法：在三端穩(wěn)壓器AT805后接一個(gè) 大概50uF的電容。 2、電路的電位器阻值改變亮度觸發(fā)點(diǎn)的高低，再改變光敏電阻阻值來(lái)改變LED的明滅。但是我在調(diào)試、測(cè)量時(shí)，不小心將電位器的擰松了，有一點(diǎn)接觸不良，后期用錫絲焊上，使得給老師看時(shí)的亮度觸發(fā)點(diǎn)較高，所以需要較強(qiáng)的光照才

11、可以使得LED明滅。解決辦法：注意度與一些器件的使用極限。 3、在焊接工藝這一塊，自己的焊接技巧不是很好，使得熔化的錫絲沾到板上很多地方，而且在修改器件時(shí)，自己拆除太過(guò)用力，使得有一些線斷了，整個(gè)板面不是很整潔。解決辦法：多練習(xí)焊接技巧，拆器件時(shí)盡量使用吸錫器。 七、實(shí)驗(yàn)心得 在實(shí)驗(yàn)中，我剛拿到課題設(shè)計(jì)的題目時(shí)，只知道實(shí)驗(yàn)的要求是設(shè)計(jì)一個(gè)光控路燈，規(guī)定使用的元器件有光敏電阻、NE555和繼電器。老師要求在2天內(nèi)通過(guò)查閱資料設(shè)計(jì)出電路來(lái)，首先我通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集了一些相關(guān)的資料，在網(wǎng)上有關(guān)于這方面的設(shè)計(jì)方案，簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)了解之后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求不完全一樣，網(wǎng)上的方案比我們的要求復(fù)雜，我們使用的是220V電

12、壓必須添加穩(wěn)壓電路。我從網(wǎng)上的學(xué)習(xí)還找到了一些建議的參考書(shū)目，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索和從圖書(shū)館借閱的書(shū)籍上收集各種有關(guān)的資料。 但是設(shè)計(jì)電路光有整體思路的想法還不夠，要熟悉使用的元器件的功能和應(yīng)用，我們?cè)谀M電路中學(xué)過(guò)NE555電路的知識(shí)，但是隔了一段時(shí)間再加上學(xué)習(xí)的時(shí)候多半是分析電路做題求值，另外，對(duì)于繼電器的功能和應(yīng)用也不太懂，之前沒(méi)有接觸過(guò)繼電器，所以在設(shè)計(jì)電路之前必須把使用的元器件熟悉了解才可以熟練應(yīng)用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了繼電器和光敏電阻的相關(guān)應(yīng)用，為設(shè)計(jì)電路打下了基礎(chǔ)。真正開(kāi)始設(shè)計(jì)電路是從分析人家的電路入手，我從借來(lái)的書(shū)籍里找到了一個(gè)不錯(cuò)的設(shè)計(jì)方案，但是分析理論總是和實(shí)際情況有所不同，我把書(shū)上的電路圖用仿真軟件進(jìn)行了仿真，但是沒(méi)有出來(lái)結(jié)果，根本不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，就只能靠自己了。通過(guò)仿真軟件把自己的想法加到電路里去，不斷地嘗試、討論、分析，終于實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。這下可以輕松一些了。但是，當(dāng)分發(fā)設(shè)計(jì)元器件時(shí)又遇到了問(wèn)題，我設(shè)計(jì)的電路，功能是可以實(shí)現(xiàn)，但是一些電阻值還沒(méi)有確定，還需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化，提高電路變化的靈敏度。在對(duì)設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)行參數(shù)調(diào)試的時(shí)候，通過(guò)電路中電壓電流的值進(jìn)一步分析電路、優(yōu)化電路，在后期焊接電路時(shí)，結(jié)合實(shí)際光照強(qiáng)度影響光敏電阻的阻值范圍，仍然不斷地進(jìn)行