光電電路設計與應用課程設計報告

1、光電電路設計與應用課程設計報告題 目: 燈光亮度自動調(diào)節(jié) 姓 名： xxx 專 業(yè)： 電子科學與技術 班 級： xxx 學 號： xxxxxxxx 任課老師： xxxx 目錄一 題目要求與方案論證- 3 -一 題目要求與方案論證- 3 -1.1設計題題目- 3 -1.2題目要求- 3 -1.3 方案論證- 3 -二 電子線路設計與實現(xiàn)- 3 -2.1 Multisim仿真電路設計圖- 3 -2.2 電路設計- 4 -2.2.1晶閘管 (可控硅)- 4 -2.2.2光敏電阻- 5 -2.2.3整流電路- 6 -2.3電路分析- 7 -三 總結與體會- 8 -一 題目要求與方案論證1.1設計題題目

2、 燈光亮度自動調(diào)節(jié)電路1.2題目要求 1分析題目需完成的功能，問題描述準確規(guī)范；2擬定實施方案,描述設計思路（框圖）；3詳盡規(guī)劃內(nèi)容,選擇合適的器件；4完成全電路圖的設計、調(diào)試，并畫出電路原理圖；5進行 Multisim仿真；6.分析實驗中誤差與不足之處。1.3 方案論證 1）具有智能開關控制功能：要求實現(xiàn)當有人接近臺燈一定范圍時臺燈能自動點亮。當人離開后，臺燈會延時一段時間后再熄滅。并且要求在白天等光線充足的情況下無論人是否接近臺燈都不會觸發(fā)臺燈發(fā)光。同時人離開后臺燈延時發(fā)光的時間和判斷是否允許臺燈點亮的光照強度的大小可以由用戶自己進行設置； 2）具有智能亮度調(diào)節(jié)功能：要求臺燈的亮度能隨環(huán)境

3、自動進行變化調(diào)節(jié)，即在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)環(huán)境光照過強時降低臺燈的亮度，當環(huán)境光線不足時則加強臺燈的亮度。使環(huán)境總體照度保持在一個人眼舒適的范圍內(nèi)。同時要求用戶也可以手動改變臺燈亮度。 二 電子線路設計與實現(xiàn) 2.1 Multisim仿真電路設計圖 由于Multisim中沒有氖管和光敏電阻器件，所以用diode 里的DIAC來代替氖管，用電位器代替光敏電阻，手動調(diào)整電阻阻值模擬光強。2.2 電路設計 2.2.1晶閘管 (可控硅)可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡稱?？煽毓栌袉蜗?、雙向、可關斷和光控幾種類型它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長

4、、控制方便等優(yōu)點，被廣泛用于可控整流、調(diào)壓、逆變以及無觸點開關等各種自動控制和大功率的電能轉換的場合。 單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變?yōu)閷?，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅是由三個PN結PNPN組成的四層三端半導體器件與具有一個PN結的二極管相比，單向可控硅正向導通受控制極電流控制；與具有兩個PN結的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。 單向可控硅是三個電極，有陰極（K）、陽極（A）、控制極（G）。雙向可控硅等效于兩只單項可控硅反向并聯(lián)而成。即其中一只單向硅陽極與另一只陰極相邊連，其引出端

5、稱T2極，其中一只單向硅陰極與另一只陽極相連，其引出端稱T2極，剩下則為控制極（G）。 （一）性能 性能的差別：將旋鈕撥至R1擋，對于1-6A單向可控硅，紅筆接K極，黑筆同時接通G、A極，在保持黑筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極，指針應指示幾十歐至一百歐，此時可控硅已被觸發(fā)，且觸發(fā)電壓低（或觸發(fā)電流?。?。然后瞬時斷開A極再接通，指針應退回位置，則表明可控硅良好2.2.2光敏電阻1）組成光敏電阻器是利用半導體的光電導效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導探測器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。2）作用光敏電阻器一般用于光

6、的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線控制光源，使設計大為簡化。光敏電阻的外形及在電路中的符號3）工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等

7、方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻，接出引 線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。2.2.3整流電路整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)

8、不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱單向脈動性直流電壓。橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對D1、D3加正向電壓，Dl、D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成e2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，e2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成e2、D2、Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。如此重復下去，結果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出，橋式電

9、路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉換成直流電的第一個步驟。2.3電路分析 電路原理圖電路中，晶閘管VS1和二極管VD1VD4組成全波相控電路，用氖管N作為VS1的觸發(fā)管。 220V交流電通過負載HL加到VD1VD4橋式整流電路中，整流后的單向脈沖直流電壓加到晶閘管VS1陽極和陰極之間，VS1導通與截止受控制

10、極上的電壓控制。整流后的電壓還加到各電阻和電容上。直流電壓通過Rl和RP1對電容Cl進行充電，Cl上充到的電壓通過氖管N加到晶閘管VS1控制極上，當Cl上電壓上升到一定程度時，氖管N啟輝，將電壓加到晶閘管VS1控制極上，使晶閘管VS1導通，燈HL點亮。電容Cl上平均電壓大小決定了晶閘管VS1交流電一個周期內(nèi)平均導通時間長短，從而決定了燈的亮度。當外界亮度高時，光敏電阻器R3阻值小，Cl的充電電壓低，晶閘管VS1平均導通時間短，HL燈光就暗。當外界亮庋低時，光敏電阻器R3阻值大，Cl的充電電壓高，晶閘管VS1平均導通時間長，HL燈光就亮。由于R3的阻值是隨外界光線強弱自動變化的，所以燈HL的亮度

11、也是受外界光線強弱自動控制的。調(diào)節(jié)可變電阻器RP1阻值可以改變對電容Cl的充電時間常數(shù)，即改變VS1的導通角，調(diào)節(jié)HL燈光的亮度。三 總結與體會通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關光電電路方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習

12、實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！ 課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了晶閘管的相關知識；了解了橋式整流的原理；以及如何提高光敏電阻的性能等等。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。 回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得