光控照明電路課程設(shè)計報告

1、鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計題 目 光控照明電路 學(xué)生姓名 張彥龍 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化2班 學(xué) 號 202147036 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 楊瑞 完成時間 2021-06-08 鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 11級2班 學(xué)號 202147036 姓名 張彥龍 一、設(shè)計題目 光控照明電路 二、設(shè)計任務(wù)與要求1. 采用直流電源供電；2. 根據(jù)光線強(qiáng)弱感應(yīng)自動控制照明燈的亮滅；3. 設(shè)計電路原理圖，進(jìn)行元件焊接調(diào)試并撰寫設(shè)計報告。三、參考文獻(xiàn)1 童詩白，華成英. 模擬電子技術(shù)（第四版）. 北京：高等教育出版社，2021 2 陳梓城

2、. 實(shí)用電子電路設(shè)計與調(diào)試. 北京：中國電力出版社，2021 3 謝自美. 電子線路設(shè)計、實(shí)驗(yàn)、測試（第二版）. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2021 4 李萬臣. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2021 四、設(shè)計時間 2021 年 06 月 03 日 至 2021 年 06月 13 日指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 2021年 05 月 30 日目 錄1 課程設(shè)計的目的12 課程設(shè)計的任務(wù)與要求12.1 設(shè)計任務(wù)12.2 設(shè)計要求13 設(shè)計方案23.1 光控照明電路原理方框圖與工作原理23.2 總體電路圖34 單元電路圖設(shè)計44.1 光控照明開關(guān)電路44.2

3、 光控照明燈電路55 電子產(chǎn)品的制作與調(diào)試65.1 光控電路圖的仿真65.2 電子產(chǎn)品的組裝65.3 焊接后產(chǎn)品的調(diào)試76 總結(jié)76.1 電子產(chǎn)品的誤差與分析76.2 實(shí)訓(xùn)的感想8參考文獻(xiàn)9附錄一：總體電路原理圖10附錄二：元器件清單111 課程設(shè)計的目的當(dāng)電氣照明使得人類活動的時域、空域大為延伸時，人類的文明和一切活動都已離不開照明，然而過量的照明不僅大量消耗了能源，加重了能源浪費(fèi)，而且給環(huán)境污染雪上加霜。據(jù)統(tǒng)計，世界各國照明用電占總發(fā)電量的12%14%，因此照明自然成為節(jié)能的重要目標(biāo)。目前我國照明自動控制裝置的開發(fā)水平仍落后與發(fā)達(dá)國家，另外各地照明仍存在許多能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，因此，研究節(jié)能、

4、環(huán)保照明控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。1、 掌握光控照明電路的組成要素，學(xué)習(xí)模擬電路的基本方法、設(shè)計步驟。2、 學(xué)習(xí)光敏電阻器的原理與使用方法。3、 學(xué)會用EWB仿真設(shè)計模擬電子電路。培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。4、 掌握三極管管腳極性的判斷方法及電烙鐵的使用方法。2 課程設(shè)計的任務(wù)要求2.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個運(yùn)用光控原理制成的照明電路。2.2 設(shè)計要求運(yùn)用光敏電阻隨光照強(qiáng)度不同電阻阻值發(fā)生變化的原理，設(shè)計一個在白天繼電器開關(guān)斷開燈不亮、晚上繼電器開關(guān)閉合燈亮的自動控制裝置。該裝置可運(yùn)用于控制道路上的路燈、家庭等場合。當(dāng)天空及周圍環(huán)境變暗時自動照明，周圍環(huán)境變亮?xí)r自動熄滅。這樣可

5、以提高節(jié)約能源，并且實(shí)現(xiàn)了無人操作簡單方便等好處。3 設(shè)計方案3.1 光控照明電路原理方框圖與工作原理1、 光控照明原理方框圖采用光敏電阻器和照明控制繼電器為基本元器件組成的光控照明電路，這種光控照明電路的特點(diǎn)是可以根據(jù)光線的亮度自動控制照明，與人工操作比較，開關(guān)及時，具有很好的節(jié)能效果。光控照明電路的制作主要是利用半導(dǎo)體光電器件光敏電阻器的特性制作而成的。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制作的一種電阻值隨著光照的強(qiáng)弱而改變的電阻器，它利用光線的強(qiáng)弱來控制照明開關(guān)的動作，動作點(diǎn)可根據(jù)實(shí)現(xiàn)光線的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)，運(yùn)用時無需人工操作，避免了人工操作開關(guān)不及時等不利因素，因而有效的節(jié)約了電能。光控照明電路原

6、理方框圖如圖3-1所示。光控照明開關(guān)電路光控照明燈電路圖3-1電路原理方框圖電路主要由兩大部分構(gòu)成，第一部分是光控照明開關(guān)電路，是系統(tǒng)的核心主體，由多個電路元件構(gòu)成的光控開關(guān)，15V的直流電壓提供；第二部分是光控照明燈電路，是系統(tǒng)提供照明的裝置，本課題設(shè)計采用的是3V電壓提供電路照明，現(xiàn)實(shí)中可以采用220V的電壓提供照明。2、 工作原理根據(jù)光控照明電路的總體電路圖3-2所示?？傮w電路圖有一個繼電器開關(guān)K，當(dāng)環(huán)境比較明亮不需要照明時，光控照明開關(guān)電路中的運(yùn)算放大器輸出低電平，晶體管無輸入偏置電流而截止，繼電器線圈無電流通過，開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，燈不亮；當(dāng)環(huán)境需要照明時，運(yùn)算放大器輸出高電平，晶體

7、管飽和導(dǎo)通，繼電器線圈有電流流過，隨動開關(guān)K閉合，燈被點(diǎn)亮。3.2 總體電路圖光控照明電路總體電路圖如圖3-2所示。圖3-2 光控照明總體電路圖上圖左邊部分為光控照明開關(guān)電路，RL為光敏電阻，光照時電阻變小，反之則變大。右邊部分為光控照明燈電路。4 單元電路圖的設(shè)計4.1 光控照明開關(guān)1、光控照明開關(guān)的基本設(shè)計光控照明電路的目的是保證基礎(chǔ)照明設(shè)施在白晝時自動停止工作，而在天黑時自動開始工作，負(fù)責(zé)照明。這樣不但節(jié)約了能源，避免長明燈現(xiàn)象，又節(jié)約了人能力還節(jié)省了照明電路的開關(guān)設(shè)施。給基于這樣的目的，照明設(shè)備的開關(guān)時刻無需特別精確。因此，根據(jù)實(shí)際需要，選擇如圖4-1所示的控制電路，該電路結(jié)構(gòu)簡單，成

8、本價格低廉，這本身就順應(yīng)了節(jié)能的初衷。圖4-1控制電路原理圖運(yùn)算放大器和R2、R3、R4、DZ構(gòu)成滯回比較器15V電壓經(jīng)過R5、RP2分壓為運(yùn)算放大器的同相輸入端提供一個參考電壓UREFUREF=15RP2 / (R5+RP2)同相輸入端的點(diǎn)位U+為U+=R3UREF/( R3+R4)±R4UZ/(R3+R4)顯然，滯回比較器的兩個閾值電壓為UT1= R3UREF/( R3+R4)+R4UZ/(R3+R4)UT2= R3UREF/( R3+R4)-R4UZ/(R3+R4)顯然由于運(yùn)算放大器是單電源供電，所以其輸入的最小值為0V，這樣UT2= R3UREF/( R3+R4)RL為光敏電

9、阻，其阻值隨著外界的光照強(qiáng)弱而變化，當(dāng)光照強(qiáng)烈時，呈現(xiàn)低電阻；沒有光照時，呈現(xiàn)高阻值。當(dāng)U1>UT1時，晶體管VT截止，繼電器K不工作，燈不亮；當(dāng)外界照明昏暗時，RL的阻值開始變大，點(diǎn)電位降低，當(dāng)U1<UT2時，運(yùn)算放大器輸出高電平，晶體管VT飽和導(dǎo)通，繼電器線圈K得電，其常開觸點(diǎn)K吸合，燈點(diǎn)亮發(fā)光。為了提高抗干擾能力，電路中除了使用滯回比較器外，R1、C組成了阻容延時電路，可以吸收雷電等瞬間光線干擾。電路通過RP1、RP2可以調(diào)節(jié)燈在合適的光線下點(diǎn)亮和關(guān)閉，VD對繼電器起續(xù)流保護(hù)作用。4.2 光控照明燈 光控照明燈電路圖如圖4-2所示 光控照明燈電路非常簡單，只需要把一個燈及電源

10、與繼電器開關(guān)相連即可，燈可以隨著繼電器開關(guān)的工作而工作。簡單方便，在現(xiàn)實(shí)生活中很容易操作。圖4-2光控照明燈電路圖5 硬件的制作與調(diào)試5.1 光控電路圖的仿真在EWB上創(chuàng)建如圖5-1所示的電路仿真圖，模擬白晝不需要照明時的情況。白晝環(huán)境下，光敏電阻的亮電阻較小（5-10K），運(yùn)算放大器的反向端電位高于同向端電位，其輸出為低電平，晶體管截止，繼電器線圈無電流，開關(guān)斷開，照明燈LED不亮。 圖5-1白天仿真電路圖模擬夜晚需要照明時的圖5-2，夜晚環(huán)境下，光敏電阻的亮電阻較大（100K以上），運(yùn)算放大器的反向端電位低于同向端電位，其輸出為高電平，晶體管導(dǎo)通，繼電器線圈有電流，開關(guān)閉合，照明燈LED變

11、亮。圖5-2 夜晚仿真電路圖5.2 電子產(chǎn)品的組裝組裝：在以上工作完成之后，便可進(jìn)行電路的組裝。電路的組裝應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求來進(jìn)行。對小功率電路，可采用在實(shí)驗(yàn)面包板上插接元件來進(jìn)行，這種方法便于調(diào)試。要做成良好的成功品，就應(yīng)該在焊接時盡可能做到不能有虛焊、假焊的現(xiàn)象。元器件布局應(yīng)合理，排線應(yīng)短且規(guī)范。5.3 焊接后產(chǎn)品的調(diào)試調(diào)試：在電路組裝好后，應(yīng)對電路的測試與調(diào)試，來發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計方案的不足與安裝的不合理，并采取措施加以改進(jìn)，使裝置達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。1. 在調(diào)試前的直觀檢查。在電路安裝完之后，應(yīng)檢查元器件安裝位置是否正確，焊接是否牢固，連線是否正確，以及電源線的極性是否正確。2.通電觀察。在調(diào)

12、試前的直觀檢查后，將電源接入電路，通電演示，觀察有無異?，F(xiàn)象，如有，有沒有冒煙，有無異常氣味，元器件是否發(fā)燙等現(xiàn)象。若有應(yīng)及時切斷電源，查出故障原因。3.靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試。所謂靜態(tài)是指電路在沒有加入信號時的狀態(tài)。該狀態(tài)主要是測量電路的靜態(tài)工作參數(shù)。例如設(shè)計方案中的晶體管直流工作點(diǎn)的測試，運(yùn)算放大器在輸入為零時其輸出是否接近于零。6 總結(jié)6.1 電子產(chǎn)品的誤差與分析在電子產(chǎn)品設(shè)計和焊接完后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不是令人很滿意，雖然照明燈會發(fā)光，但是卻不受光敏電阻的控制，即無論光照強(qiáng)度是否亮暗繼電器線圈都有電流，開關(guān)都能閉合，燈一直發(fā)亮。產(chǎn)生這一結(jié)果我認(rèn)為有以下幾個原因。(1)可能是因?yàn)橘徺I的元器件照成的。電

13、阻阻值不規(guī)范（阻值達(dá)不到所標(biāo)的數(shù)值,都與正常阻值偏小且誤差較大），繼電器的額定工作電壓正確，但是型號卻有點(diǎn)差別，這可能是導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)中的電路與模擬時的電路有差別的原因，這可能是LED燈一直常亮的原因。(2)可能是焊接時的不規(guī)范及元器件的規(guī)格有誤差，導(dǎo)致運(yùn)算放大器（滯回比較器）靜態(tài)工作參數(shù)不符合設(shè)計電路的要求，致使無論怎么調(diào)試都不能使其運(yùn)行在正常工作工作狀態(tài)。(3)可能是晶體管VT靜態(tài)直流工作點(diǎn)沒有調(diào)到符合電路的要求，進(jìn)而導(dǎo)致無論所加電壓如何變化都不能使其正常工作。致使繼電器線圈一直都有電流流過。造成開關(guān)一直閉合照明燈LED一直常亮。6.2 實(shí)訓(xùn)的感想 時間過得真快，一周的實(shí)訓(xùn)結(jié)束了，回味這一周的經(jīng)

14、歷，我收獲了很多懂得了很多。設(shè)計過程中遇到了很多麻煩，看似書中很簡單的一個問題，到了現(xiàn)實(shí)生活中都能使我困惑很久，讓我明白了理論和實(shí)踐的差距，這一周的實(shí)訓(xùn)也讓我感受到所學(xué)的模擬電子技術(shù)知識并不是沒有用的，相反學(xué)的知識能讓我感受到學(xué)有所用的快樂。 起初的電路模擬仿真實(shí)驗(yàn)讓我學(xué)到了很多新東西，讓我了解和學(xué)會了EWB仿真軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用。在仿真結(jié)束后，我懷著很憧憬的心情開始了電子產(chǎn)品的組裝，但美好的心情很快就被接二連三的問題給破壞了，起初的焊接可能由于我的著急不管怎樣去焊接都不能達(dá)到理想的結(jié)果，這讓我覺得很煩躁。不過后來慢慢地進(jìn)入了狀態(tài)，在這個過程中，讓我懂得了做事要心平氣和，不能夠太著急不然一事無成。

15、在組裝連線過程中我學(xué)會了怎么用萬用表測試三極管的三個極，學(xué)會了運(yùn)算放大電路中電壓比較器的工作原理，更深刻的了解三極管是如何正常工作的，在此期間我也從網(wǎng)上和書籍中了解了更多關(guān)于光控照明電路的原理，更重要的是開闊了自己的視野。雖然這次的設(shè)計實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是令人很滿意，光控照明電路沒能夠使其正常工作，而是接通電源無論外界光照強(qiáng)弱，照明燈一直處于常亮狀態(tài)。但這并不代表我真正失敗了，即使產(chǎn)品沒有成功，但設(shè)計的過程仍讓我受益匪淺。實(shí)驗(yàn)的不成功，我更加學(xué)會了怎么去分析誤差，找實(shí)驗(yàn)錯誤的原因在哪里，該如何去補(bǔ)救才能使試驗(yàn)成功。這一周的實(shí)訓(xùn)讓我懂得做什么事都不能眼高手低，要學(xué)好理論知識，打好理論基礎(chǔ)，為實(shí)踐做好充分

16、的準(zhǔn)備，我相信有了這一次的實(shí)踐基礎(chǔ)，以后的我能設(shè)計出更好的電子電路。參考文獻(xiàn)1 江曉安 董秀峰 模擬電子技術(shù)（第三版）-西安：西安電子科技大學(xué)出版社 2021.32 楊力 文剛 電子技術(shù)課程設(shè)計（第一版）-北京：中國電力出版社 2021.43 申永山 電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計（第一版）-北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2021.8附錄一：總體電路原理圖附錄二：元器件清單編號元器件名稱元器件型號數(shù)量R1電阻200K1 R2 電阻1K1R3電阻100K1 R4電阻100K1 R5電阻10K1 R6電阻5K1 RP1微調(diào)電位器WSW/20K1 RP2微調(diào)電位器WSW型/20K1 RL光敏電阻器MG45213

17、1 VD開關(guān)二極管1N41481 VS穩(wěn)壓二極管2W/5V1 K直流繼電器JZC-22F1 VT晶體管8050型中功率1 L發(fā)光二極管3V1 U1直流電壓源15V1 U2直流電壓源3V1 教師見習(xí)報告總結(jié)期待已久的見習(xí)已經(jīng)結(jié)束了，在龍巖三中高中部見習(xí)聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學(xué)生坐在課室聽課，和現(xiàn)在作為一名準(zhǔn)教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學(xué)到了一些在平時課堂上學(xué)不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經(jīng)驗(yàn)上的收獲，更多是教學(xué)管理，課堂教學(xué)等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習(xí)實(shí)踐過程：聽課。教育見習(xí)的主要目的是讓學(xué)生在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，觀摩教師上課

18、方法、技巧等。聽課是教育見習(xí)的主要內(nèi)容。我院規(guī)定在一周的見習(xí)中需完成至少6課的見習(xí)任務(wù)。我在教師的安排指導(dǎo)下，分別對高一、高二物理專業(yè)課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任務(wù)，收到良好的效果。我聽的第一節(jié)課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實(shí)驗(yàn)班高。在上課前。科任老師已經(jīng)跟我說了這個班的紀(jì)律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實(shí)有幾個學(xué)生在課堂上說話，但是我發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象我在往后的幾個班都發(fā)現(xiàn)了，就是絕大部分的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都好高漲，積極舉手發(fā)言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現(xiàn)象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學(xué)生都能全神貫

19、注地聽完一節(jié)課，所以作為一名教師，應(yīng)該想辦法吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶答計分的形式調(diào)動學(xué)生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習(xí)工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經(jīng)從一名學(xué)生向一名教師靠近，走在校園里，每當(dāng)有學(xué)生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責(zé)任。見習(xí)工作結(jié)束了，我要回到學(xué)校繼續(xù)我的學(xué)習(xí)了，但是我會好好記住我從*中學(xué)學(xué)到的一切，并應(yīng)用于我的專業(yè)學(xué)習(xí)中去。一、教學(xué)管理理念 在龍巖三中，從領(lǐng)導(dǎo)階層到一位普通的科任老師，都秉承以學(xué)生為主體的宗旨進(jìn)行學(xué)校的管理，進(jìn)行教學(xué)工作的開展。作為一個課程改革的示范學(xué)校

20、，一個教育實(shí)驗(yàn)基地。這所學(xué)校鼓勵著老師做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經(jīng)驗(yàn)與管理宗旨。有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創(chuàng)造與進(jìn)步。在我見習(xí)的班集體中，班主任對他的學(xué)生說：“我要讓你們成為學(xué)習(xí)型的管理者，也是管理型的學(xué)習(xí)者?！边@樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進(jìn)行班級管理的良苦用心。他們關(guān)心的不只是學(xué)生的學(xué)習(xí)，更多的是從一個完整的人的概念出發(fā)，去培養(yǎng)學(xué)生多方面的素質(zhì)。二、教學(xué)理念 在見習(xí)期間，借著錄課的機(jī)會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實(shí)驗(yàn)班的課。在這些課堂上，讓我看到教學(xué)改革正在悄然進(jìn)行，有意識的老師正在努力體會“以學(xué)生為主體”的

21、課堂模式。學(xué)生的創(chuàng)造也逐步成為教師追求的教學(xué)效果。其次，這里的老師也都在適應(yīng)著多媒體教學(xué)，信息化教學(xué)，使得課堂更加生動，資源更加豐富，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的渠道也就更多。盡管，這種教學(xué)理念、教學(xué)模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠(yuǎn)，相信，這股改革的浪潮會給教育領(lǐng)域帶來很大的沖擊。 三、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn) 在上面，是我在這所學(xué)校感受最深刻，也是認(rèn)為最有意義的收獲。實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)上，由于在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，也獲取了許多。 在班主任工作上，我認(rèn)識到了一個老師的表率作用是很大的，學(xué)生時刻看老師，作為一個老師，應(yīng)該從自己嚴(yán)格要求，并影響感染學(xué)生。這就要求師生之間的相互交流必須是貼心的，也是帶有希望的。見習(xí)期間，班主任老師教給了我許多的班級管理經(jīng)驗(yàn)。我想這些經(jīng)驗(yàn)是寶貴的，更為寶貴的是老師的主動精神。在他的言談中，看出一個老師對于班級管理的深度認(rèn)識。所以我想：一個好的班主任不應(yīng)只是從學(xué)習(xí)上給學(xué)生幫助，而是從一種“管理”的角度上去讓班級受益，讓班級體的每個成員成長。 教