光电电路设计与应用课程设计报告

1、光电电路设计与应用课程设计报告题 目: 灯光亮度自动调节 姓 名： xxx 专 业： 电子科学与技术 班 级： xxx 学 号： xxxxxxxx 任课老师： xxxx 目录一 题目要求与方案论证- 3 -一 题目要求与方案论证- 3 -1.1设计题题目- 3 -1.2题目要求- 3 -1.3 方案论证- 3 -二 电子线路设计与实现- 3 -2.1 Multisim仿真电路设计图- 3 -2.2 电路设计- 4 -2.2.1晶闸管 (可控硅)- 4 -2.2.2光敏电阻- 5 -2.2.3整流电路- 6 -2.3电路分析- 7 -三 总结与体会- 8 -一 题目要求与方案论证1.1设计题题目

2、 灯光亮度自动调节电路1.2题目要求 1分析题目需完成的功能，问题描述准确规范；2拟定实施方案,描述设计思路（框图）；3详尽规划内容,选择合适的器件；4完成全电路图的设计、调试，并画出电路原理图；5进行 Multisim仿真；6.分析实验中误差与不足之处。1.3 方案论证 1）具有智能开关控制功能：要求实现当有人接近台灯一定范围时台灯能自动点亮。当人离开后，台灯会延时一段时间后再熄灭。并且要求在白天等光线充足的情况下无论人是否接近台灯都不会触发台灯发光。同时人离开后台灯延时发光的时间和判断是否允许台灯点亮的光照强度的大小可以由用户自己进行设置； 2）具有智能亮度调节功能：要求台灯的亮度能随环境

3、自动进行变化调节，即在一定范围内实现环境光照过强时降低台灯的亮度，当环境光线不足时则加强台灯的亮度。使环境总体照度保持在一个人眼舒适的范围内。同时要求用户也可以手动改变台灯亮度。 二 电子线路设计与实现 2.1 Multisim仿真电路设计图 由于Multisim中没有氖管和光敏电阻器件，所以用diode 里的DIAC来代替氖管，用电位器代替光敏电阻，手动调整电阻阻值模拟光强。2.2 电路设计 2.2.1晶闸管 (可控硅)可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的简称。可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长

4、、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。 单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。 单向可控硅是三个电极，有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端

5、称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。 （一）性能 性能的差别：将旋钮拨至R1挡，对于1-6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回位置，则表明可控硅良好2.2.2光敏电阻1）组成光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。2）作用光敏电阻器一般用于光

6、的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线控制光源，使设计大为简化。光敏电阻的外形及在电路中的符号3）工作原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。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。通常采用涂敷、喷涂、烧结等

7、方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻，接出引 线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。2.2.3整流电路整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经

8、不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电

9、路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。2.3电路分析 电路原理图电路中，晶闸管VS1和二极管VD1VD4组成全波相控电路，用氖管N作为VS1的触发管。 220V交流电通过负载HL加到VD1VD4桥式整流电路中，整流后的单向脉冲直流电压加到晶闸管VS1阳极和阴极之间，VS1导通与截止受控制

10、极上的电压控制。整流后的电压还加到各电阻和电容上。直流电压通过Rl和RP1对电容Cl进行充电，Cl上充到的电压通过氖管N加到晶闸管VS1控制极上，当Cl上电压上升到一定程度时，氖管N启辉，将电压加到晶闸管VS1控制极上，使晶闸管VS1导通，灯HL点亮。电容Cl上平均电压大小决定了晶闸管VS1交流电一个周期内平均导通时间长短，从而决定了灯的亮度。当外界亮度高时，光敏电阻器R3阻值小，Cl的充电电压低，晶闸管VS1平均导通时间短，HL灯光就暗。当外界亮庋低时，光敏电阻器R3阻值大，Cl的充电电压高，晶闸管VS1平均导通时间长，HL灯光就亮。由于R3的阻值是随外界光线强弱自动变化的，所以灯HL的亮度

11、也是受外界光线强弱自动控制的。调节可变电阻器RP1阻值可以改变对电容Cl的充电时间常数，即改变VS1的导通角，调节HL灯光的亮度。三 总结与体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关光电电路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习

12、实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了晶闸管的相关知识；了解了桥式整流的原理；以及如何提高光敏电阻的性能等等。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得