光電式電子蠟燭

說明書題目如需pcb圖聯(lián)系qq：136550109添加時(shí)請(qǐng)備注摘要光電式電子蠟燭一個(gè)模擬真實(shí)蠟燭的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，傳統(tǒng)蠟燭有各種缺陷，對(duì)大氣造成污染且容易引起火災(zāi)，光電式電子蠟燭用電路來(lái)實(shí)現(xiàn)蠟燭的功能，利用火柴來(lái)點(diǎn)燃蠟燭，用嘴吹滅蠟燭，實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染，無(wú)危害，而且隨時(shí)可以開關(guān)，不會(huì)造成浪費(fèi)。電路中利用555定時(shí)器、UA741、光敏電阻對(duì)電路的控制。關(guān)鍵詞：運(yùn)算放大器；555定時(shí)器；光敏電阻ABSTRACTPhotoelectricelectroniccandleasimulationoftherealcandleintheexperimentalproducts,traditionalcandleshavevariousdefectsandeasytocauseafire,andtheatmosphericpollutioncausedby,photoelectricelectroniccandlecircuittoachieveacandle,usingmatchestolightthiscandle,mouthtoblowoutthecandles,realizethenopollution,noharm,andreadytoswitch,nowaste.Circuitinthecontrolof555timer,UA741,photosensitiveresistance.Keywords:operationalamplifier;555timer;Photosensitiveresistance目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"光電式電子蠟燭的概述 1\o"CurrentDocument"1.1蠟燭的發(fā)展歷史 1\o"CurrentDocument"1.2光電式電子蠟燭 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)目標(biāo)及其設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)指標(biāo) 2\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 2\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo) 2\o"CurrentDocument"電路組成及其理論分析 3\o"CurrentDocument"電路的組成 3\o"CurrentDocument"3.2理論分析 3\o"CurrentDocument"4.元件選擇 4\o"CurrentDocument"運(yùn)算放大器 4\o"CurrentDocument"555定時(shí)器 7\o"CurrentDocument"4.3熱敏電阻 8\o"CurrentDocument"5.電路圖 10\o"CurrentDocument"5.1電路原理圖 10\o"CurrentDocument"PCB圖 10\o"CurrentDocument"6電路調(diào)試 117.總結(jié) 13\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 14\o"CurrentDocument"致謝 15\o"CurrentDocument"附錄A元件清單 16附錄B實(shí)物圖 17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(guó)化學(xué)家米歇爾?歐仁?舍夫勒爾收到一家紡織廠的來(lái)信，請(qǐng)他分析、確定他們寄來(lái)的一個(gè)軟皂樣品的成份。在儀器設(shè)備非常簡(jiǎn)單、樸素的學(xué)校實(shí)驗(yàn)，他研究了皂化過程中需要使用的各種油脂。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，他第一次發(fā)現(xiàn)了這樣的事實(shí)：在一切油脂中，不論其來(lái)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(zhì)，同時(shí)他還有一項(xiàng)重大的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)時(shí)用油脂做成的蠟燭，由于里面有甘油，燃燒時(shí)火焰帶煙，氣味難聞。若改用硬脂酸做成蠟燭，燃燒時(shí)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(JosephLouisGay-Lussac),并建議兩人共同研究如何具體解決這個(gè)問題。他們用強(qiáng)堿把油脂皂化，再把得到的肥皂用鹽酸分解，擔(dān)取出硬脂酸。這是一種白色物質(zhì)，手摸著有油膩感，用它制成的蠟燭質(zhì)地很軟，價(jià)錢更加便宜。1825年，舍夫勒爾和蓋?呂薩克獲得了生產(chǎn)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(gè)新時(shí)代。后來(lái)，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?cè)谌粘Ｉ钪幸呀?jīng)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(duì)亡靈的悼念、對(duì)未來(lái)的祈禱等等，特別是在紀(jì)念日和喜慶的日子里，人們便會(huì)點(diǎn)起蠟燭。另外，蠟燭也常會(huì)作為一種物理或化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品。它克服了傳統(tǒng)蠟燭會(huì)造成污染，會(huì)發(fā)熱而且不安全的缺點(diǎn)，避免了著火現(xiàn)象的發(fā)生，使用發(fā)光二極管代替了實(shí)物蠟燭，可以多次循環(huán)使用。設(shè)計(jì)目標(biāo)及其設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)指標(biāo)2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)光電式電子蠟燭;實(shí)現(xiàn)火柴或打火機(jī)照亮下，發(fā)光二極管發(fā)光,采用吹氣開關(guān)實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管停止發(fā)光。設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)1、采用光敏管在使用火柴或打火機(jī)照亮下使發(fā)光管發(fā)光作為蠟燭；2、通過時(shí)基集成電路、繼電器和吹氣開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光管的控制；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(shí)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(gè)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(jī)向熱敏電阻RT2加熱，其電阻會(huì)減少，導(dǎo)致555定時(shí)器2號(hào)接口的電壓小于1/3VCC,555定時(shí)器工作，使發(fā)光二極管發(fā)光，即點(diǎn)亮蠟燭。當(dāng)要熄滅蠟燭時(shí)，向熱敏電阻吹氣，使得運(yùn)算放大器UA7413號(hào)腳的電壓增加，通過運(yùn)算放大器后，通入555定時(shí)器6號(hào)腳的電壓大于2/3VCC，使555定時(shí)器停止工作，發(fā)光二極管熄滅，即實(shí)現(xiàn)了燈的關(guān)閉。開啟電路包括555定時(shí)器和一個(gè)10k的熱敏電阻，用熱敏電阻控制555定時(shí)器的輸入電壓，進(jìn)而控制電路的開啟。關(guān)閉電路包括一個(gè)用于放大電路電壓的UA741型運(yùn)算放大器和一個(gè)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(shí)器的6號(hào)腳相連，進(jìn)而熄滅蠟燭。照明電路，也就是電路中的蠟燭，由5個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，并帶有5個(gè)500Q的電阻保護(hù)發(fā)光二極管。元件選擇4.1運(yùn)算放大器741型運(yùn)算放大器具有廣泛的模擬應(yīng)用。寬范圍的共模電壓和無(wú)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(diǎn)在積分器、加法器和一般反饋應(yīng)用中能使電路具有優(yōu)良性能。此外，它還具有如下特點(diǎn)：無(wú)頻率補(bǔ)償要求；短路保護(hù)；失調(diào)電壓調(diào)零；大的共模、差模電壓范圍；低功耗。741型運(yùn)放雙列直插封裝的俯視圖如圖1（a）所示。緊靠缺口（有時(shí)也用小圓點(diǎn)標(biāo)記）下方的管腳編號(hào)為1,按逆時(shí)針方向，管腳編號(hào)依次為2,3,…，8。其中，管腳2為運(yùn)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4為負(fù)電源端，管腳8為空端，管腳1和5為調(diào)零端。通常，在兩個(gè)調(diào)零端接一幾十千歐的電位器，其滑動(dòng)端接負(fù)電源，如圖1（b）所示。調(diào)整電位器，可使失調(diào)電壓為零。(1)UA741符號(hào)圖1UA741符號(hào)運(yùn)算放大器屬于使用反饋電路進(jìn)行運(yùn)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(yùn)算放大器于電路中的表示符號(hào)，可看出其包含兩個(gè)輸入端，其中（+）端為非反相Non-Inverting）端，而（一）端稱為反相（Inverting）端，運(yùn)算放大器的作動(dòng)與此二輸入端差值有關(guān)，此差值稱為“差動(dòng)輸入”。通常放大器的理想增益為無(wú)窮大，實(shí)際使用時(shí)亦往往相當(dāng)高（可放大至105或106倍），故差動(dòng)輸入跟增益后輸出比較起來(lái)幾乎等于零。

8空腳)⑵UA741管腳圖8空腳)OFFSETN1rf1U8]NC27]VCC4-IN*E36]OUTVcc-045]OFFSETN2圖2UA741管腳圖(管腳說明：1和5為調(diào)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,(3)UA741內(nèi)部原理圖圖3UA741內(nèi)部原理圖I圖3UA741內(nèi)部原理圖I血n(r諂0(4)UA741輸出入電壓關(guān)系圖與一VDC,—旦于2、3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會(huì)被放大于輸出端，唯運(yùn)算放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會(huì)大于正電源電壓＋VDC或小于負(fù)電源電壓一VDC,輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓+VDC至-VDC之范圍，其值會(huì)等于+VDC或一VDC,故一般運(yùn)算放大器輸出電壓均具UA741運(yùn)算放大器之基本動(dòng)作如圖5所示，若在非反相輸入端輸入電壓，會(huì)于輸出端得到被放大的同極性輸出；若以相同電壓信號(hào)在反相輸入端輸入，則會(huì)在輸出端獲得放大相同倍率后但呈逆極性之信號(hào)輸出。而當(dāng)對(duì)放大器兩輸入端同時(shí)輸入電壓時(shí)，則是以非反相輸入端電壓值(VI)減去反相輸入端電壓值(V2),可于輸出端得到(V1-V2)經(jīng)過倍率放大后之輸出。4.2555定時(shí)器555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)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(bǔ)金屬氧化物(CMOS)工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器管腳圖圖6555定時(shí)器管腳圖(管腳說明：1接地，2為觸發(fā)端，3為輸出端，4為復(fù)位端，5為控制電壓，6為門限，7為放電端，8為電源接入端。)&131G坊<?2)555&131G坊<?2)555定時(shí)器內(nèi)部框圖9孟:)\圖7555定時(shí)器內(nèi)部框圖（3）555定時(shí)器工作原理如圖7可看出，555定時(shí)器內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)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(dāng)5腳懸空時(shí)，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(shí)TR端的電壓大于VCC13，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(shí)器的功能表表1555定時(shí)器功能表輸入輸出Rd'V11V12VoTd狀態(tài)0xx低導(dǎo)通1>々CC>%低導(dǎo)通1%>%不變不變1<^VCC<WCC高截止1V%C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(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點(diǎn)是對(duì)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(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。在設(shè)計(jì)中，使用兩個(gè)熱敏電阻來(lái)控制蠟燭的亮和熄滅。（1）熱敏電阻的符號(hào)—T/T—圖8熱敏電阻符號(hào)2熱敏電阻電阻值的變化熱敏電阻阻值與溫度的變化的關(guān)系式：RT=RNexpB(1/T-1/TN) (1)RT:在溫度T(K)時(shí)的NTC熱敏電阻阻值。RN:在額定溫度TN(K)時(shí)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)(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(lái)表示，其計(jì)算公式為B=T1T2/(T2-T1)LN(RT1/RT2) (2)RT1:溫度T1(K)時(shí)的零功率電阻值。RT2溫度T2(K)時(shí)的零功率電阻值。T1、T2:兩個(gè)被指定的溫度(K)。5.電路圖5.1電路原理圖*1LE30E12Fn圖9電路原理圖5.2PCB圖在電路原理圖無(wú)誤后，便可導(dǎo)出其PCB圖，并進(jìn)行連線。下：5.電路圖5.1電路原理圖*1LE30E12Fn圖9電路原理圖5.2PCB圖在電路原理圖無(wú)誤后，便可導(dǎo)出其PCB圖，并進(jìn)行連線。下：電路的PCB圖如R1竺05周H]ua741UCC圖10PCB圖6電路調(diào)試nU2U1血心iilUlAjR71(1)電路測(cè)試圖如圖11所示:vTEXTaIk-lE/.T：*TEClamiqTEXT-PI1QC<]nU2U1血心iilUlAjR71(1)電路測(cè)試圖如圖11所示:vTEXTaIk-lE/.T：*TEClamiqTEXT-PI1QC<]tTEXTaD2D3LEDEEb■:TE￡T=rD1LGQREDR1?:TEXT*1RlU?￡iTaR9CO：i占TEXT4LAAr4l￡TEKT>kJ圖11光電式電子蠟燭測(cè)試圖如圖11所示，初始狀態(tài)為與555定時(shí)器2號(hào)腿相連的電路中，開關(guān)打到R4,即電路下半部分電阻為10kQ；而與運(yùn)算放大器正向輸入端相連的電路中，開關(guān)打到1OkQ，即上半部分電路電阻為10kQ。當(dāng)要點(diǎn)燃蠟燭，則將右邊開關(guān)打到R7,即輸入電阻為lkQ，測(cè)試圖如圖12所示。UA7-Q1?：TEXTaUA7-Q1?：TEXTa圖12蠟燭點(diǎn)燃測(cè)試圖如圖12所示：555定時(shí)器2號(hào)腿輸入電壓U1為2.63V,而VCC為9V,則U1V1/3VCC,所以蠟燭被點(diǎn)燃。而6號(hào)腿輸入電壓U2為1.48,U2v2/3VCC。⑶要熄滅蠟燭時(shí)，將開關(guān)打到R6，測(cè)試圖如圖13所示。

圖13熄滅蠟燭測(cè)試圖如圖13所示，當(dāng)把開關(guān)打到R6后，U2為6.36V,經(jīng)過運(yùn)算放大器放大后,U2變?yōu)?.01V，則U2>2/3VCC,所以蠟燭熄滅。U2的變化可以求出運(yùn)算放大器UA741的放大倍數(shù)