课程设计（论文）-楼道声控灯.doc

摘要在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道,长明灯现象十分普遍,这造成了能源的极大浪费。另外,由于频繁开关或者人为因素,墙壁开关的损坏率很高,增大了维修量,浪费了资金。同时，为了加强我们对光电子技术的理解和巩固，我们通过了两个星期的电子技术课程设计，我设计的是光控灯的，我设计了一种电路新颖、安全节点、结构简单、安装方便、使用寿命长的光控节能电路。本次课程设计的任务是楼道光控灯，根据模拟电子、数字电子和光电子技术所学的知识自主设计，在老师的指导下以小组为单位组装实物并调试。本次课程设计任务是楼道光控灯，led楼道声控灯是楼道灯的一种，是自行研发生产，拥有自主知识产权（申请四项专利），采用特殊技术封装的led新型室外灯具，光控智能控制的产品，白天光控作用下，灯具处于关闭状态；夜晚照度低于设定值后，光控开启，灯光自动打开并延时关闭。越来越多的光控设备也正广泛地应用到人们的生活当中。第一章：方案论证 设计光控制照明灯，在夜间（黑罩模拟）有光信号时，使灯点亮延迟5秒后熄灭，间隔小于5秒，则灯持续亮，白天则不点亮。白天光线强，开关中的光控电路工作，将电路切断。当光线变暗到一定程度电路接通，接通灯的电源，灯亮。再经过一个时延，灯亮几十秒钟后，单稳电路自动翻转，灯光熄灭。从光控开关的结构上分析，开关面板表面装有光敏二级管，而光敏二极管的敏感效应，只有在黑暗时才起到作用（可用液晶万用表测得数值）。也就是说当天色变暗到一定程度，光敏二级管感应后会在电子线路板上产生一个脉冲电流，这时光控制开关电路就连通起作用。 声控灯包括灯负载rl、可控硅scr、灯负载rl与可控硅src串接后与电源相连。光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或认为亮度）的大小所控制的。1、该电路的主要特性和优点有以下几方面：（1）、光控功能：在采光满足需要时，则不开启灯光；（2）、稳定性：高效可靠的恒流源，保证led光源的稳定和长寿；（3）、宽电压：ac70v260v自适应，dc11v60v自适应，适合电压波动较大地区的需要；（4.）适应性：-2060环境温度下测试工作正常；（5）、显色性：显色性70 ra，同时中间色温赋予舒适的照明；（6）、可靠性：全固体光源抗震动、抗冲击性能强；（7）、寿命长：led使用寿命5万小时，大幅减少灯具更换的人工和材料费用；（8）、无污染：一般日光灯含有汞等有害物质，而led灯采用半导体技术，不含任何有害物质，是一个名副其实的绿色光源；（9）、参数自设定：用户通过简单的插拔跳线(或可调器件)，即可自行调整光敏度、红外(声控)灵敏度，延时时间等参数。2、主要适用场合：1) 太阳能光伏照明系统；2) 建筑物楼道、走道等公共通道照明；3) 地下车库、图书馆、博物馆、陈列馆、超市等大环境补充照明；4) 宾馆酒店、医院及住宅等玄关、厨房、卫生间、储藏间、更衣室照明；5) 火车汽车船舶帐篷等蓄电池供电场所照明。第二章 电路原理图及各器件工作原理2.1电路原理图图21光控灯开关的电路如图2-1虚线框内所示。vs是普通单向晶闸管，其触发信号由电阻器r和光敏电阻器rl对220v交流电的分压（忽略电灯丝电阻）得到。vd是普通二极管，主要用于防止rl两端反向电压对vs控制极的损坏。白天，环境自然光线较强，rl呈低阻值（2k，rl两端交流电压小于vd和vs控制极的导通电压（约0.65v0.65v=1.3v），vs处于阻断状态，电灯h不亮；夜晚，环境自然光线变暗，rl呈高阻值（1m），vs从rl两端获得足够触发电压而导通，h通电自动点亮。 由于每次夜幕降临电灯点亮时，灯的亮度是随着外界自然光线的减弱而逐渐由暗变最亮的，故避免了使用普通机械开关时，每次开灯瞬间比正常时大10倍以上的强电流对灯丝的冲击，有效防止了灯丝的过电流速损；另外，h工作时加在它两端的是半波脉冲电压，实测直流平均电压约99v，灯泡实际功率仅为标称功率的30%左右，这不仅节电，而且还能有效防止因夜深电网电压升高而造成的灯丝过电压速损，使得灯泡使用寿命大大延长。笔者单位厕所里的照明电灯，在使用本开关之前，每月要更换23只白炽灯泡，现在使用本开关一年多时间，尚未更换过一只灯泡。该开关在白天自身耗电甚微，实测总电流22a。2.2 光敏电阻 图2-2光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。用继电器接通电动机。将窗帘打开。继电器可用jrx-13f灵敏继电器。其吸合电流不大于50ma。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。第三章 电路的制作与应用整个光控开关电路可组装在经过改造后的吊式电灯用挂线盒内，如图2所示。焊接时注意，各元件引脚均套上电工用绝缘套管，以免在使用过程中发生短路故障。rl引脚不要剪得过短，以装好后正好从原吊线出孔凸出为宜；挂线盒原有的接线桩直接用作x1、x2接线桩即成。此开关只要元器件质量保证，焊接无误，无须调试便可投入使用。该开关适合控制标称功率200w的普通照明用钨丝灯泡，它的接线方法与普通机械开关相同，完全符合电工接线规范。实际安装时，只需把开关的两个接线端x1、x2不分顺序串入电灯相线（火线）一侧回路即行。但注意开关安装位置要有所讲究，应避开风雨侵蚀和灯光直射处，选择在感受自然光良好的地方固定。第四章 心得体会本次的声控照明灯的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对光电子技术的认识，使我们在设计的时间中获得新知。设计开始老师给我们讲解了这次设计的目的和基本器件的使用和工作原理，加深了对元器件的认识。在接下来的焊接中，我纠正了以前焊接过程中的一些错误，并学到了一些焊接的小技巧，在以往自己私下的焊接过程中，我一直是先把焊丝挂到电烙铁上在点焊到元器件上，在实际操作中，这种操作方法常常很难将元器件焊上，在接受了老师的指导之后，先把元器件脚腿上挂上锡在焊接，操作比以前简单了很多，非常容易就可以完成焊接工作。这次课程设计虽然短暂但是让我得到多方面的提高：首先，我的逻辑思维能力有所提高，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。我还更加充分的认识到，光电子技术这门课程在科学发展中的至关重要性。其次，查阅参考书的独立思考的能力非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。最后，相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的光控的设计，开始并不理解光控如何加进原理图，但是和其他完成的同学讨论后，理解了光控加入原理图里的方法后，很快的设计了电路原理图。通过这两周的电子技术课程设计，我想说：为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这次的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。这个设计确实很累，但当我们仿真实验成功的时候，当我们连好线，声控灯能够正常工作的时候，这是我一生以来最值得高兴 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境