光电控制电路

1、第 页第 页郑州科技学院模拟电子技术课程设计题 目光控灯照明电路学生姓名 专业班级轨道交通信号与控制学 号院（系）指导教师 完成时间 目录 TOC o 1-5 h z 1课程设计的目的 2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2设计的任务与要求 3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 3设计方案与论证 4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3.1 设计方案 4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3.2实验论证

2、 5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4设计原理与功能说明 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 4.1设计原理 5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 4.2功能说明 75单元电路的设计 9 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 6硬件的制作与调试 97总结 10 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 参考文献 11附录1:总体电路仿真图错误！未定义书签

3、附录2:实物图 13附录3:元器件清单 141课程设计的目的为促使其工程应用，巩固和加强电子技术理论的学习；提 高自身的电子技术实践技能，以及分析问题和解决问题的能力；了解开展科学实践的程序和基本方法，并逐步形成严肃、 认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观 和全局观；学习掌握一般的软硬件的设计方法和运用资料的能力；学会光控灯的电路设计方法和性能指标测试方法；了解综合问题的程序设计掌握实时处理程序的编制和调试 方法，掌握一般的设计步骤和流程，使我们以后搞设计时逻辑更 加清晰。培养和锻炼在学习完本门课后综合应用所学理论知识， 解决实际工程设计和应用问题的能力。2设计的任务与要求

4、设计任务：设计一个光控灯电路元件，在光线照射的情况下 灯泡不亮，在黑暗的情况下灯泡亮。设计要求掌握一般电子线路的分析和设计的基本方法，要求选定设 计方案，设计电路结构，画出总电路图，写出工作原理，用仿真 软件进行必要仿真调试完成课程设计报告，电路中包含光敏电阻， 三极管，二极管等，了解用光控灯控制的各种方法以及各自的优 缺点，通过相互的比较确定设计方案，加以电路的分析，完成设 计任务；在老师的指导下根据设计任务的要求，完成设计方案。要 求电路能够通过LED灯开关对光照强弱的感应控制灯的亮灭，电 路能够实现白天时灯灭，天黑时灯自动点亮。掌握设计计算、元件选取、简单实用电路的分析方法和工 程设计方

5、法，能按照课程设计任务书的要求编写设计说明书。了 解要求电路中包含光敏电阻，继电器，运算放大器等。能撰写课程设计报告书，分析和讨论调试中出现的异常现 象，并能作简单流畅的答辩。3设计方案与论证3.1设计方案本课程设计主要介绍的是关于光控灯的电路设计，电路简单， 使用方便。本设计主要运用光敏电阻的特性来实现，首先利用 multisimlO.O 仿真软件对电路进行仿真；按照电路图连接好实验 电路图；开始实验，分别对光敏电阻进行有光和无光两种实验条 件进行控制；观察LED灯随光照的变化情况，当有光照射到光敏 电阻时其阻值减少到几十k左右，Q2基极电压被拉低而截止，Q1 基极电压升高Q1截止，LED灯

6、灭；反之光敏电阻没有光照时，其 阻值迅速增大，Q2基极电压升高并使其导通，Q1基极电压降低， Q1饱和导通，LED灯得电发光。当光照强度足够时，自动关闭 LED 灯，而光照强度不足时，控制继电器接通 LED灯回路，达到自动 开启LED灯的效果。在设计时，主要运用光敏电阻和三极管的工作原理展开的， 通过光敏电阻采集外部光照信息，而用三极管起到稳定电压的目 的。3.2实验论证实验观察发现，根据光敏电阻对光照比较敏感的特性，实现 了灯泡在光照的情况下不亮，在黑暗的情况下会亮的基本作用， 从而可以发现光敏电阻的作用是在有光的作用下电阻变小，从而 达到分压的作用灯就不会亮，在黑夜的时候电阻变大，电压和电

7、 流也会增大灯就会亮，因此，可以证明这次实验是正确的。4设计原理与功能说明4.1设计原理本电路主要用到三极管以及光敏电阻 LED灯等元器件。主要 运用光敏电阻的特性来实现，当光照强度足够时，自动关闭LED灯，而光照强度不足时，控制继电器接通LED灯回路，达到自动开启LED灯的效果。在设计时，主要运用光敏电阻和三极管的工作原理展开的， 通过光敏电阻采集外部光照信息，而用三极管起到稳定电压的目 的。vcc图4-1 （光控灯仿真原理图）本设计的核心元器件是光敏电阻和三极管，另外还有发光二 极管和各种型号的电阻。光控灯是把光信号转换为电信号，再将 电信号转换为光信号的装置。电路中的光敏电阻，它的内阻随

8、光照的强弱变化而变化， 一般是光线强时电阻减小，光线弱时电阻增大，从而可改变电 路的分压值，经开关电路、放大电路来控制发光二极管的导通或 截止来实现光控的。当有光照射到光敏电阻时其阻值减少到几十k左右，Q2基极电压被拉低而截止，Q1基极电压升高Q1截止，LED 灯灭；反之光敏电阻没有光照时，其阻值迅速增大，Q2基极电压升高并使其导通，Q1基极电压降低，Q1饱和导通，LED灯得电发 光。本电路原理图是利用专业仿真软件 multisimlO.O对电路进行 仿真，根据仿真软件的反馈对电路进行修改调试，选用符合设计 要求的电子元器件，直至仿真成功再准备焊接工作。4.2功能说明电路采用光敏电阻来感受外界

9、光的强弱，外界光线强，灯泡 不亮，将其置于黑暗地方，灯泡发光。在学校、机关、厂矿企业 等公共场所以及居民区的公共楼道；长明灯就造成了能源的大量 浪费。而光控灯有光不亮，无光则亮的优点，不仅为人们提供了 方便，而且达到了省电节能和延长灯泡使用寿命的效果。比如生 活中普遍且便利的路灯，当傍晚光强减弱到一定程度的时候；电 路就会自动接通点亮路灯：当早上光强增大到一定强度的时候； 电路就会自动切断；从而实现自动熄灭的功能。包括各种型号的电阻。光控灯是把光信号转换为电信号，再将电 信号转换为光信号的装置。电路中有一个光敏元件它的内阻随光 照的强弱变化而变化，一般是光线强时电阻减小，光线弱时 电阻增大，从

10、而可改变电路的分压值，经开关电路、放大电路来 控制发光二极管的导通或截止来实现光控的。本课程设计介绍的光控自动照明灯，电路简单实用方便。通 过光控照明电路，以达到节省能源的目的，该课程设计主要介绍 的是关于光控的电路设计。光控是通过光敏电阻来实现的，当光 敏电阻在有光的时候灯就会慢慢熄灭。在较黑暗或完全没有光照 的情况下就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，而且延 长了灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。 本课程设计作品的核心元器件是光敏电阻和三极管与发光二极管 包括各种型号的电阻。光控灯是把光信号转换为电信号，再将电 信号转换为光信号的装置。该电路中设有一个光敏电阻，它

11、的内 阻随光照强弱的变化而变化，一般是光线强时电阻减小，光 线弱时电阻增大，从而可改变电路的分压值，经开关电路、放大 电路来控制发光二极管的导通或截止来实现光控的。本课程设计介绍的光控自动照明灯，电路简单实用方便。通 过光控照明电路，以达到节省能源的目的，该设计主要介绍的是 关于光控的电路设计。光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电 阻在有光的状态下灯就会慢慢熄灭，在较黑暗或完全没有光照的 情况下就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，而且延长 了灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。5单元电路的设计本设计主要包括3个元器件：光敏电阻、三极管、LED丁。光敏电阻：它是利用半导体

12、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。它的作用是一般用于光的测量、 光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。设计光控电 路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使 设计大为简化。三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极 管，是一种电流控制电流的半导体器件。它的作用是把微弱信号 放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核 心元件。三极管是在一块半导体基片上

13、制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分 是发射区和集电区，排列方式有 PNP和NPN两种LED丁： LED灯的照明是整个电路的终端，若电路是完整的且 正确的，就会实现照明。6硬件的制作与调试完成电路初步设计后，在对电路进行方正调试，目的是为了 观察和测量电路的性能指标并调整部分元器件参数，从而达到各 项指标的要求。通过仿真测试，如不能达到设计要求，则应修改电路，使其 满足要求。使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。对电路进 行直流分析，判断放大电路的电路状态。在仿真的基础上，保存 好截图。焊好电路并检查无误后，即可进行调试。通过计算选取 合适大小的

14、三极管，电阻，电源等元器件，利用 multisimlO.O仿 真软件对电路进行仿真；通过仿真测试，如不能达到设计要求， 则应该进行调试，修改电路，使其满足要求；用万能表逐一检查 各个元器件，观察是否有问题，如果有问题，应及时更换元器件； 根据电路图在电路板上进行焊接，焊接过程中要谨慎细心，不能 出现短路或断路的情况。最初我们用的是500k的电阻R3,结果发现电路导通后LED在 有光照的情况下仍然有亮度，所以问题出现在 R3上，所以不断改 变R3的大小，最终定在100k，此时，在有光时灯不亮，无光时灯 亮，基本完成了实验的调试过程。期间遇到了许多问题，光控灯 的实验原理是在不同的光照强度下，光敏

15、电阻的阻值会发生改变， 从而影响Q2的导通与截止，进而影响 Q1的导通与否，最终达到 LED二极管的亮暗状态改变。光敏电阻不起作用的原因可能是光敏 电阻损坏或是三极管损坏；应对各个元器件和线路进行仔细的检 查，找出问题所在并及时处理。LED灯一直亮着的原因可能是三极 管被击穿了，导致电路中一直有电流通过，从而使LED灯回路一直处在导通状态；7总结在此次模拟电子技术课程设计当中，通过阅读设计任务和指 标要求，明确自己的设计任务。并根据已经学过的理论知识，进 行原理设计，方案调试，安装修正等逐步深入，逐步求精，每一 个环节都要求我独立查阅相关资料，复习课本来完成。再次，设 计过程中，通过查阅相关书

16、籍，上网搜索相关资料，拓展了自己 的知识范围。并培养了自己独立解决问题的能力。最后，培养了 自己严谨认真，实事求是的好习惯。一个复杂的电路原理图，涉及到很多的接线与元器件，任何 一根线连接错误，都有可能导致输出不正确。连线的时候，要特 别注意结点。每完成一个电路原理图，要记着保存。参数的择要 准确，板块的布局要紧凑美观等等。所有的这些，都是我在课堂 上学不到的。通过对细节的修正，使自己设计的电路图更加符合 实际的功能要求。这次模拟电子课程设计提高了我的动手能力， 独立思考并解决问题的能力，创新能力。通过这次实验，加深了 我对所学知识的理解。并建立了做一个综合实验的思路。在以后 的学习过程中，除了要认真学习理论知识，还要把理论和实践有 机的结合起来，促进自己综合能力的提升。参考文献 电工电子技术（高等职业技术教育机电类专业规划教材）书籍正版罗 厚军 机械工业出版社； 江晓安，董秀峰，模拟电子技术 .西安电子科技大学出版社，2008; 金凤莲.模拟电子技术基础实验与课程设计 北京：清华大学出版社，2009; 黄继昌.常用电子元器件实用手册M.北京：人民邮电出版社.2009,1 ; 陈有卿 叶桂娟.555时基电路原理、