光電式電子蠟燭資料

1、模電課程設計（論文）說明書題目如需 pcb 圖聯(lián)系 qq：136550109添加時請備注摘要光電式電子蠟燭一個模擬真實蠟燭的實驗產品， 傳統(tǒng)蠟燭有各種缺陷， 對大氣造成污染且容易引起火災， 光電式電子蠟燭用電路來實現(xiàn)蠟燭的功能， 利用火柴來點燃蠟燭，用嘴吹滅蠟燭，實現(xiàn)了無污染，無危害，而且隨時可以開關，不會造成浪費。電路中利用 555 定時器、 UA741、光敏電阻對電路的控制。關鍵詞： 運算放大器； 555 定時器；光敏電阻ABSTRACTPhotoelectric electronic candle a simulation of the real candle in the experi

2、mental products, traditional candles have various defects and easy to cause a fire, and the atmospheric pollution caused by, photoelectric electronic candle circuit to achieve a candle, using matches to light this candle, mouth to blow out the candles, realize the no pollution, no harm, and ready to

3、 switch, no waste. Circuit in the control of 555 timer, UA741, photosensitive resistance.Key words: operational amplifier; 555 timer; Photosensitive resistance目錄1.光電式電子蠟燭的概述11.1 蠟燭的發(fā)展歷史11.2 光電式電子蠟燭12.設計目標及其設計要求與設計指標22.1 設計目標22.2 設計要求和設計指標23.電路組成及其理論分析33.1 電路的組成33.2 理論分析34.元件選擇44.1 運算放大器44.2555 定時器74

4、.3熱敏電阻85.電路圖105.1 電路原理圖105.2 PCB 圖106電路調試117.總結13參考文獻14致謝15附錄 A 元件清單16附錄 B實物圖171.光電式電子蠟燭的概述1.1 蠟燭的發(fā)展歷史1809 年 6 月至 7 月間，法國化學家米歇爾歐仁舍夫勒爾收到一家紡織廠的來信，請他分析、確定他們寄來的一個軟皂樣品的成份。 在儀器設備非常簡單、樸素的學校實驗， 他研究了皂化過程中需要使用的各種油脂。 經過大量實驗，他第一次發(fā)現(xiàn)了這樣的事實： 在一切油脂中， 不論其來源如何， 脂肪酸的含量均占 95%，其余的 5%則是皂化過程中生成的甘油。通過研究他搞清了皂化過程的本質，同時他還有一項重

5、大的發(fā)現(xiàn)：當時用油脂做成的蠟燭，由于里面有甘油，燃燒時火焰帶煙，氣味難聞。若改用硬脂酸做成蠟燭，燃燒時不僅火焰明亮，而且?guī)缀鯖]有黑煙， 不污染空氣。舍夫勒爾把他的發(fā)現(xiàn)告訴蓋呂薩克（ Joseph LouisGay-Lussac），并建議兩人共同研究如何具體解決這個問題。 他們用強堿把油脂皂化，再把得到的肥皂用鹽酸分解，擔取出硬脂酸。這是一種白色物質，手摸著有油膩感，用它制成的蠟燭質地很軟，價錢更加便宜。 1825 年，舍夫勒爾和蓋呂薩克獲得了生產石蠟硬脂蠟燭的專利。 石蠟硬脂蠟燭的出現(xiàn)， 在人類照明史上開創(chuàng)了一個新時代。 后來，有人在北美洲發(fā)現(xiàn)了大油田， 于是可從石油中提煉出大量的石蠟，較理想

6、的蠟燭因此在全球得到了普及、推廣。在古代尚未使用電力的情況下，蠟燭的照明作用尤為重要。但在高科技迅猛發(fā)展的今天， 人們在日常生活中已經一般不再使用蠟燭了， 蠟燭則更多的被賦予了感情色彩，例如情侶相約、生日晚餐、對亡靈的悼念、對未來的祈禱等等，特別是在紀念日和喜慶的日子里， 人們便會點起蠟燭。 另外，蠟燭也常會作為一種物理或化學實驗的用品。1.2 光電式電子蠟燭光電式電子蠟燭是一種安全、 環(huán)保且方便的電子產品。 它克服了傳統(tǒng)蠟燭會造成污染，會發(fā)熱而且不安全的缺點， 避免了著火現(xiàn)象的發(fā)生， 使用發(fā)光二極管代替了實物蠟燭，可以多次循環(huán)使用。12.設計目標及其設計要求與設計指標2.1 設計目標設計一個

7、光電式電子蠟燭 ;實現(xiàn)火柴或打火機照亮下， 發(fā)光二極管發(fā)光 ,采用吹氣開關實現(xiàn)發(fā)光二極管停止發(fā)光。2.2 設計要求和設計指標1、采用光敏管在使用火柴或打火機照亮下使發(fā)光管發(fā)光作為蠟燭；2、通過時基集成電路、繼電器和吹氣開關實現(xiàn)對發(fā)光管的控制；23.電路組成及其理論分析3.1 電路的組成電路主要包括 555 定時器組成的控制電路， UA741 組成的放大電路，發(fā)光二極管組成的蠟燭。3.2 理論分析整個電路由直流穩(wěn)壓電源的 +5V 插口供電，接通電源后，用打火機向熱敏電阻 RT2 加熱，其電阻會減少， 導致 555 定時器 2 號接口的電壓小于 1/3VCC ，555定時器工作，使發(fā)光二極管發(fā)光，

8、即點亮蠟燭。當要熄滅蠟燭時，向熱敏電阻吹氣，使得運算放大器 UA7413 號腳的電壓增加，通過運算放大器后，通入 555 定時器 6 號腳的電壓大于 2/3VCC,使 555 定時器停止工作，發(fā)光二極管熄滅，即實現(xiàn)了燈的關閉。開啟電路包括 555 定時器和一個 10k 的熱敏電阻，用熱敏電阻控制 555 定時器的輸入電壓，進而控制電路的開啟。關閉電路包括一個用于放大電路電壓的 UA741 型運算放大器和一個 10k 的熱敏電阻，熱敏電阻兩端的電壓控制 UA741 的正向輸入端，然后與 555 定時器的 6 號腳相連，進而熄滅蠟燭。照明電路，也就是電路中的蠟燭，由 5 個發(fā)光二極管構成，并帶有

9、5 個 500 的電阻保護發(fā)光二極管。34.元件選擇4.1 運算放大器741 型運算放大器具有廣泛的模擬應用。 寬范圍的共模電壓和無阻塞功能可用于電壓跟隨器。 高增益和寬范圍的工作電壓特點在積分器、 加法器和一般反饋應用中能使電路具有優(yōu)良性能。此外，它還具有如下特點：無頻率補償要求；短路保護；失調電壓調零；大的共模、差模電壓范圍；低功耗。741 型運放雙列直插封裝的俯視圖如圖1（ a)所示。緊靠缺口（有時也用小圓點標記）下方的管腳編號為 1，按逆時針方向，管腳編號依次為2，3，, ， 8。其中，管腳 2 為運放反相輸入端，管腳 3 為同相輸入端，管腳 6 為輸出端，管腳 7 為正電源端，管腳

10、4 為負電源端，管腳 8 為空端，管腳 1 和 5 為調零端。通常，在兩個調零端接一幾十千歐的電位器，其滑動端接負電源，如圖 1(b)所示。調整電位器，可使失調電壓為零。(1）UA741 符號圖 1 UA741 符號運算放大器屬于使用反饋電路進行運算的高放大倍率型放大器， 其放大倍率完全由外界組件所控制， 透過外接電路或電阻的搭配， 即可決定增益 （即放大倍率）大小。圖 5-1-1 為運算放大器于電路中的表示符號，可看出其包含兩個輸入端，其中（）端為非反相 (Non-Inverting) 端，而（）端稱為反相 (Inverting) 端，運算放大器的作動與此二輸入端差值有關，此差值稱為“差動輸

11、入”。通常放大器的理想增益為無窮大，實際使用時亦往往相當高（可放大至105 或 106 倍），故差動輸入跟增益后輸出比較起來幾乎等于零。4(2)UA741 管腳圖圖 2 UA741 管腳圖（管腳說明： 1 和 5 為調零端， 2 為正向輸出， 3 為方向輸出， 4 接地， 6 為輸出端， 7 接電源， 8 空腳）3） UA741 內部原理圖圖 3 UA741 內部原理圖（4）UA741 輸出入電壓關系圖5圖 4 UA741 輸出入電壓關系圖741 運算放大器使用時需于7、4 腳位供應一對同等大小的正負電源電壓VDC與 VDC ，一旦于 2、3 腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大于輸出

12、端，唯運算放大器具有一特色， 其輸出電壓值決不會大于正電源電壓VDC或小于負電源電壓 VDC ，輸入電壓差經放大后若大于外接電源電壓VDC 至VDC 之范圍，其值會等于 VDC 或 VDC ，故一般運算放大器輸出電壓均具有如圖 5-1-4 之特性曲線，輸出電壓于到達 VDC 和 VDC 后會呈現(xiàn)飽和現(xiàn)象。（5）UA741 基本輸出入關系圖圖 5UA741 基本輸出入關系圖6UA741 運算放大器之基本動作如圖 5 所示，若在非反相輸入端輸入電壓，會于輸出端得到被放大的同極性輸出； 若以相同電壓信號在反相輸入端輸入， 則會在輸出端獲得放大相同倍率后但呈逆極性之信號輸出。 而當對放大器兩輸入端同時

13、輸入電壓時，則是以非反相輸入端電壓值 (V1)減去反相輸入端電壓值 (V2) ，可于輸出端得到 (V1 V2) 經過倍率放大后之輸出。4.2555 定時器定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（ TTL ）工藝制作的稱為 555，用 互補金屬氧化物（ CMOS ）工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作， 7555 可在 318V 工作，輸出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL 、CMOS 或者模擬電路電平兼容。（ 1） 555 定時器管腳圖圖 6555 定時器管腳圖

14、（管腳說明： 1 接地， 2 為觸發(fā)端， 3 為輸出端， 4 為復位端， 5 為控制電壓， 6 為門限， 7 為放電端， 8為電源接入端。）（2）555 定時器內部框圖圖 7555 定時器內部框圖7（ 3） 555 定時器工作原理如圖 7 可看出， 555 定時器內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管T 及功率輸出級。 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5 腳懸空時，則電壓比較器A1 的反相輸入端的電壓為2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端

15、TR 的電壓小于 VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于 VCC /3，則A1 的輸出為 1，A2 的輸出為0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為低電平。（ 4） 555 定時器的功能表表 1555 定時器功能表輸入輸出RVVVTD狀態(tài)D1112O0 xx低導通1?VCC?VCC低導通1?V不變不變CCCC1?VCC?VCC?VCC高截止4.3熱敏電阻熱敏電阻器是敏感元件的一類， 按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（ NTC ）。

16、熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大， 負溫度系數(shù)熱敏電阻器 （NTC ）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。在設計中，使用兩個熱敏電阻來控制蠟燭的亮和熄滅。1）熱敏電阻的符號圖 8 熱敏電阻符號82 熱敏電阻電阻值的變化熱敏電阻阻值與溫度的變化的關系式：RT=RN exp B(1/T-1/TN).(1)RT:在溫度 T(K) 時的 NTC 熱敏電阻阻值。RN:在額定溫度 TN(K) 時的 NTC 熱敏電阻阻值。T:規(guī)定溫度。B:NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，即熱敏指數(shù)。exp:以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（

17、 e=2.71828.）。（ 3）熱敏電阻的材料常數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)用B 來表示，其計算公式為：B=T1T2/(T2-T1) LN(RT1/RT2).(2)RT1:溫度 T1(K) 時的零功率電阻值。RT2 溫度 T2（ K）時的零功率電阻值。T1、 T2：兩個被指定的溫度（K）。95.電路圖5.1 電路原理圖圖 9 電路原理圖5.2 PCB 圖在電路原理圖無誤后，便可導出其PCB 圖，并進行連線。電路的PCB 圖如下：圖10 PCB圖10電路調試（ 1）電路測試圖如圖11 所示：圖 11光電式電子蠟燭測試圖如圖 11 所示，初始狀態(tài)為與 555 定時器 2 號腿相連的電路中， 開關打到 R

18、4，即電路下半部分電阻為 10k；而與運算放大器正向輸入端相連的電路中，開關打到 10k ，即上半部分電路電阻為 10k 。（ 2）當要點燃蠟燭，則將右邊開關打到R7，即輸入電阻為1k，測試圖如圖所示。圖 12蠟燭點燃測試圖如圖 12 所示： 555 定時器 2 號腿輸入電壓 U1 為 2.63V，而 VCC 為 9V ，則U11/3VCC,所以蠟燭被點燃。而 6 號腿輸入電壓 U2 為 1.48， U22/3VCC, 所以蠟燭熄滅。3） U2 的變化可以求出運算放大器 UA741 的放大倍數(shù)， UA741 反向輸入電壓為 2.81V，因此，其放大倍數(shù)A=8.01/(6.36-2.81)=2.26127.總結通過本次制作光電式電子蠟燭，是我對于電路原理圖的繪制有了更深的理解，將我在書上學到的許多理論都運用到了實踐之中，給我?guī)砹撕艽蟮囊嫣?。作為工科?/p>