光電控制電路

1、第 頁第 頁鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計題 目光控?zé)粽彰麟娐穼W(xué)生姓名 專業(yè)班級軌道交通信號與控制學(xué) 號院（系）指導(dǎo)教師 完成時間 目錄 TOC o 1-5 h z 1課程設(shè)計的目的 2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2設(shè)計的任務(wù)與要求 3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 3設(shè)計方案與論證 4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3.1 設(shè)計方案 4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3.2實(shí)驗(yàn)論證

2、 5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4設(shè)計原理與功能說明 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 4.1設(shè)計原理 5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 4.2功能說明 75單元電路的設(shè)計 9 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 6硬件的制作與調(diào)試 97總結(jié) 10 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 參考文獻(xiàn) 11附錄1:總體電路仿真圖錯誤！未定義書簽

3、附錄2:實(shí)物圖 13附錄3:元器件清單 141課程設(shè)計的目的為促使其工程應(yīng)用，鞏固和加強(qiáng)電子技術(shù)理論的學(xué)習(xí)；提 高自身的電子技術(shù)實(shí)踐技能，以及分析問題和解決問題的能力；了解開展科學(xué)實(shí)踐的程序和基本方法，并逐步形成嚴(yán)肅、 認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)和一定的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀 和全局觀；學(xué)習(xí)掌握一般的軟硬件的設(shè)計方法和運(yùn)用資料的能力；學(xué)會光控?zé)舻碾娐吩O(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方法；了解綜合問題的程序設(shè)計掌握實(shí)時處理程序的編制和調(diào)試 方法，掌握一般的設(shè)計步驟和流程，使我們以后搞設(shè)計時邏輯更 加清晰。培養(yǎng)和鍛煉在學(xué)習(xí)完本門課后綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識， 解決實(shí)際工程設(shè)計和應(yīng)用問題的能力。2設(shè)計的任務(wù)與要求

4、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個光控?zé)綦娐吩诠饩€照射的情況下 燈泡不亮，在黑暗的情況下燈泡亮。設(shè)計要求掌握一般電子線路的分析和設(shè)計的基本方法，要求選定設(shè) 計方案，設(shè)計電路結(jié)構(gòu)，畫出總電路圖，寫出工作原理，用仿真 軟件進(jìn)行必要仿真調(diào)試完成課程設(shè)計報告，電路中包含光敏電阻， 三極管，二極管等，了解用光控?zé)艨刂频母鞣N方法以及各自的優(yōu) 缺點(diǎn)，通過相互的比較確定設(shè)計方案，加以電路的分析，完成設(shè) 計任務(wù)；在老師的指導(dǎo)下根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，完成設(shè)計方案。要 求電路能夠通過LED燈開關(guān)對光照強(qiáng)弱的感應(yīng)控制燈的亮滅，電 路能夠?qū)崿F(xiàn)白天時燈滅，天黑時燈自動點(diǎn)亮。掌握設(shè)計計算、元件選取、簡單實(shí)用電路的分析方法和工 程設(shè)計方

5、法，能按照課程設(shè)計任務(wù)書的要求編寫設(shè)計說明書。了 解要求電路中包含光敏電阻，繼電器，運(yùn)算放大器等。能撰寫課程設(shè)計報告書，分析和討論調(diào)試中出現(xiàn)的異常現(xiàn) 象，并能作簡單流暢的答辯。3設(shè)計方案與論證3.1設(shè)計方案本課程設(shè)計主要介紹的是關(guān)于光控?zé)舻碾娐吩O(shè)計，電路簡單， 使用方便。本設(shè)計主要運(yùn)用光敏電阻的特性來實(shí)現(xiàn)，首先利用 multisimlO.O 仿真軟件對電路進(jìn)行仿真；按照電路圖連接好實(shí)驗(yàn) 電路圖；開始實(shí)驗(yàn)，分別對光敏電阻進(jìn)行有光和無光兩種實(shí)驗(yàn)條 件進(jìn)行控制；觀察LED燈隨光照的變化情況，當(dāng)有光照射到光敏 電阻時其阻值減少到幾十k左右，Q2基極電壓被拉低而截止，Q1 基極電壓升高Q1截止，LED燈

6、滅；反之光敏電阻沒有光照時，其 阻值迅速增大，Q2基極電壓升高并使其導(dǎo)通，Q1基極電壓降低， Q1飽和導(dǎo)通，LED燈得電發(fā)光。當(dāng)光照強(qiáng)度足夠時，自動關(guān)閉 LED 燈，而光照強(qiáng)度不足時，控制繼電器接通 LED燈回路，達(dá)到自動 開啟LED燈的效果。在設(shè)計時，主要運(yùn)用光敏電阻和三極管的工作原理展開的， 通過光敏電阻采集外部光照信息，而用三極管起到穩(wěn)定電壓的目 的。3.2實(shí)驗(yàn)論證實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，根據(jù)光敏電阻對光照比較敏感的特性，實(shí)現(xiàn) 了燈泡在光照的情況下不亮，在黑暗的情況下會亮的基本作用， 從而可以發(fā)現(xiàn)光敏電阻的作用是在有光的作用下電阻變小，從而 達(dá)到分壓的作用燈就不會亮，在黑夜的時候電阻變大，電壓和電

7、 流也會增大燈就會亮，因此，可以證明這次實(shí)驗(yàn)是正確的。4設(shè)計原理與功能說明4.1設(shè)計原理本電路主要用到三極管以及光敏電阻 LED燈等元器件。主要 運(yùn)用光敏電阻的特性來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)光照強(qiáng)度足夠時，自動關(guān)閉LED燈，而光照強(qiáng)度不足時，控制繼電器接通LED燈回路，達(dá)到自動開啟LED燈的效果。在設(shè)計時，主要運(yùn)用光敏電阻和三極管的工作原理展開的， 通過光敏電阻采集外部光照信息，而用三極管起到穩(wěn)定電壓的目 的。vcc圖4-1 （光控?zé)舴抡嬖韴D）本設(shè)計的核心元器件是光敏電阻和三極管，另外還有發(fā)光二 極管和各種型號的電阻。光控?zé)羰前压庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，再將 電信號轉(zhuǎn)換為光信號的裝置。電路中的光敏電阻，它的內(nèi)阻隨

8、光照的強(qiáng)弱變化而變化， 一般是光線強(qiáng)時電阻減小，光線弱時電阻增大，從而可改變電 路的分壓值，經(jīng)開關(guān)電路、放大電路來控制發(fā)光二極管的導(dǎo)通或 截止來實(shí)現(xiàn)光控的。當(dāng)有光照射到光敏電阻時其阻值減少到幾十k左右，Q2基極電壓被拉低而截止，Q1基極電壓升高Q1截止，LED 燈滅；反之光敏電阻沒有光照時，其阻值迅速增大，Q2基極電壓升高并使其導(dǎo)通，Q1基極電壓降低，Q1飽和導(dǎo)通，LED燈得電發(fā) 光。本電路原理圖是利用專業(yè)仿真軟件 multisimlO.O對電路進(jìn)行 仿真，根據(jù)仿真軟件的反饋對電路進(jìn)行修改調(diào)試，選用符合設(shè)計 要求的電子元器件，直至仿真成功再準(zhǔn)備焊接工作。4.2功能說明電路采用光敏電阻來感受外界

9、光的強(qiáng)弱，外界光線強(qiáng)，燈泡 不亮，將其置于黑暗地方，燈泡發(fā)光。在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦企業(yè) 等公共場所以及居民區(qū)的公共樓道；長明燈就造成了能源的大量 浪費(fèi)。而光控?zé)粲泄獠涣粒瑹o光則亮的優(yōu)點(diǎn)，不僅為人們提供了 方便，而且達(dá)到了省電節(jié)能和延長燈泡使用壽命的效果。比如生 活中普遍且便利的路燈，當(dāng)傍晚光強(qiáng)減弱到一定程度的時候；電 路就會自動接通點(diǎn)亮路燈：當(dāng)早上光強(qiáng)增大到一定強(qiáng)度的時候； 電路就會自動切斷；從而實(shí)現(xiàn)自動熄滅的功能。包括各種型號的電阻。光控?zé)羰前压庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，再將電 信號轉(zhuǎn)換為光信號的裝置。電路中有一個光敏元件它的內(nèi)阻隨光 照的強(qiáng)弱變化而變化，一般是光線強(qiáng)時電阻減小，光線弱時 電阻增大，從

10、而可改變電路的分壓值，經(jīng)開關(guān)電路、放大電路來 控制發(fā)光二極管的導(dǎo)通或截止來實(shí)現(xiàn)光控的。本課程設(shè)計介紹的光控自動照明燈，電路簡單實(shí)用方便。通 過光控照明電路，以達(dá)到節(jié)省能源的目的，該課程設(shè)計主要介紹 的是關(guān)于光控的電路設(shè)計。光控是通過光敏電阻來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)光 敏電阻在有光的時候燈就會慢慢熄滅。在較黑暗或完全沒有光照 的情況下就會亮起來，這樣就達(dá)到了節(jié)電和節(jié)能的目的，而且延 長了燈的壽命。在實(shí)際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。 本課程設(shè)計作品的核心元器件是光敏電阻和三極管與發(fā)光二極管 包括各種型號的電阻。光控?zé)羰前压庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，再將電 信號轉(zhuǎn)換為光信號的裝置。該電路中設(shè)有一個光敏電阻，它

11、的內(nèi) 阻隨光照強(qiáng)弱的變化而變化，一般是光線強(qiáng)時電阻減小，光 線弱時電阻增大，從而可改變電路的分壓值，經(jīng)開關(guān)電路、放大 電路來控制發(fā)光二極管的導(dǎo)通或截止來實(shí)現(xiàn)光控的。本課程設(shè)計介紹的光控自動照明燈，電路簡單實(shí)用方便。通 過光控照明電路，以達(dá)到節(jié)省能源的目的，該設(shè)計主要介紹的是 關(guān)于光控的電路設(shè)計。光控是通過光敏電阻來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)光敏電 阻在有光的狀態(tài)下燈就會慢慢熄滅，在較黑暗或完全沒有光照的 情況下就會亮起來，這樣就達(dá)到了節(jié)電和節(jié)能的目的，而且延長 了燈的壽命。在實(shí)際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。5單元電路的設(shè)計本設(shè)計主要包括3個元器件：光敏電阻、三極管、LED丁。光敏電阻：它是利用半導(dǎo)體

12、的光電導(dǎo)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，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光 強(qiáng)，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(qiáng)，電阻增大。它的作用是一般用于光的測量、 光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。設(shè)計光控電 路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使 設(shè)計大為簡化。三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極 管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。它的作用是把微弱信號 放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核 心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上

13、制作兩個相距很近的PN結(jié),兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分 是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有 PNP和NPN兩種LED?。?LED燈的照明是整個電路的終端，若電路是完整的且 正確的，就會實(shí)現(xiàn)照明。6硬件的制作與調(diào)試完成電路初步設(shè)計后，在對電路進(jìn)行方正調(diào)試，目的是為了 觀察和測量電路的性能指標(biāo)并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各 項(xiàng)指標(biāo)的要求。通過仿真測試，如不能達(dá)到設(shè)計要求，則應(yīng)修改電路，使其 滿足要求。使用仿真軟件畫出電路原理圖，標(biāo)出節(jié)點(diǎn)。對電路進(jìn) 行直流分析，判斷放大電路的電路狀態(tài)。在仿真的基礎(chǔ)上，保存 好截圖。焊好電路并檢查無誤后，即可進(jìn)行調(diào)試。通過計算選取 合適大小的

14、三極管，電阻，電源等元器件，利用 multisimlO.O仿 真軟件對電路進(jìn)行仿真；通過仿真測試，如不能達(dá)到設(shè)計要求， 則應(yīng)該進(jìn)行調(diào)試，修改電路，使其滿足要求；用萬能表逐一檢查 各個元器件，觀察是否有問題，如果有問題，應(yīng)及時更換元器件； 根據(jù)電路圖在電路板上進(jìn)行焊接，焊接過程中要謹(jǐn)慎細(xì)心，不能 出現(xiàn)短路或斷路的情況。最初我們用的是500k的電阻R3,結(jié)果發(fā)現(xiàn)電路導(dǎo)通后LED在 有光照的情況下仍然有亮度，所以問題出現(xiàn)在 R3上，所以不斷改 變R3的大小，最終定在100k，此時，在有光時燈不亮，無光時燈 亮，基本完成了實(shí)驗(yàn)的調(diào)試過程。期間遇到了許多問題，光控?zé)?的實(shí)驗(yàn)原理是在不同的光照強(qiáng)度下，光敏

15、電阻的阻值會發(fā)生改變， 從而影響Q2的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而影響 Q1的導(dǎo)通與否，最終達(dá)到 LED二極管的亮暗狀態(tài)改變。光敏電阻不起作用的原因可能是光敏 電阻損壞或是三極管損壞；應(yīng)對各個元器件和線路進(jìn)行仔細(xì)的檢 查，找出問題所在并及時處理。LED燈一直亮著的原因可能是三極 管被擊穿了，導(dǎo)致電路中一直有電流通過，從而使LED燈回路一直處在導(dǎo)通狀態(tài)；7總結(jié)在此次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計當(dāng)中，通過閱讀設(shè)計任務(wù)和指 標(biāo)要求，明確自己的設(shè)計任務(wù)。并根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的理論知識，進(jìn) 行原理設(shè)計，方案調(diào)試，安裝修正等逐步深入，逐步求精，每一 個環(huán)節(jié)都要求我獨(dú)立查閱相關(guān)資料，復(fù)習(xí)課本來完成。再次，設(shè) 計過程中，通過查閱相關(guān)書

16、籍，上網(wǎng)搜索相關(guān)資料，拓展了自己 的知識范圍。并培養(yǎng)了自己獨(dú)立解決問題的能力。最后，培養(yǎng)了 自己嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，實(shí)事求是的好習(xí)慣。一個復(fù)雜的電路原理圖，涉及到很多的接線與元器件，任何 一根線連接錯誤，都有可能導(dǎo)致輸出不正確。連線的時候，要特 別注意結(jié)點(diǎn)。每完成一個電路原理圖，要記著保存。參數(shù)的擇要 準(zhǔn)確，板塊的布局要緊湊美觀等等。所有的這些，都是我在課堂 上學(xué)不到的。通過對細(xì)節(jié)的修正，使自己設(shè)計的電路圖更加符合 實(shí)際的功能要求。這次模擬電子課程設(shè)計提高了我的動手能力， 獨(dú)立思考并解決問題的能力，創(chuàng)新能力。通過這次實(shí)驗(yàn)，加深了 我對所學(xué)知識的理解。并建立了做一個綜合實(shí)驗(yàn)的思路。在以后 的學(xué)習(xí)過程中，除了要認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識，還要把理論和實(shí)踐有 機(jī)的結(jié)合起來，促進(jìn)自己綜合能力的提升。參考文獻(xiàn) 電工電子技術(shù)（高等職業(yè)技術(shù)教育機(jī)電類專業(yè)規(guī)劃教材）書籍正版羅 厚軍 機(jī)械工業(yè)出版社； 江曉安，董秀峰，模擬電子技術(shù) .西安電子科技大學(xué)出版社，2008; 金鳳蓮.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計 北京：清華大學(xué)出版社，2009; 黃繼昌.常用電子元器件實(shí)用手冊M.北京：人民郵電出版社.2009,1 ; 陳有卿 葉桂娟.555時基電路原理、