光敏电阻控制发光二极管

1、河北科技大学课程设计报告学生姓名：王宇超学号： 09L0701133专业班级：电子信息工程L091课程名称： 传感器原理及应用学年学期：2 0 1 1 20 1 2 学年第一学期指导教师：陈书旺20 11 年12月课程设计成绩评定表学生姓名王宇超学号09L0701133 成绩专业班级电信L091起止时间2011年11月25号至2011年12月1号设计题目延时灯指 导 教 师 评 语指导教师：年 月 日目录一、延时灯的应用二、工作原理及电路图三、元器件的选择制作与调试五、设计作品成图 六、检验效果 七、电路的改造心得体会延时灯的应用延时灯是一个应用光电二极管有趣的光控小电路，晚上把它放在电灯或台

2、灯 旁边，一旦关闭电灯，这个延时小灯就立即点亮进行照明，使我们不必摸黑上床, 七八秒后小灯又会自动熄灭，给我们带来许多方便，又达到节约用电的目的。晚 上出门前使用这个小灯，在关掉房间的照明灯后也可以给我们带来一丝光亮。晚 上突然停电或保险丝熔断时，它同样发出亮光，使你尽快找到火柴并点亮蜡烛。手动 延时照明，睡觉前将该灯放在枕边或床头，半夜醒来可以看表或起床方便时，只 要按一下按键，小灯便延时点亮几秒，既满足了照亮要求，又防止开关电灯时强 光突变对眼睛造成的不良刺激，使你睡意不被驱走!工作原理及电路图此延时灯主要是一个单稳态电路。VT2和VT3组成一个复合管，它的放大倍数等于两个三极管放大倍数的

3、乘积。这是因为小灯泡的工作电流较大，为了能 驱动它，在这里是用了复合电路。R3为VT1提供了基极电流，而VT2的基极电 流则直接从VT1的集电极电阻上得到。VT1集电极与VT2基极之间是直接耦合 的，而VT2和VT3的集电极与VT1基极之间的耦合则由C2来完成。R2是VT1 的集电极负载，VT1和VT3的集电极负载是小灯泡。单稳态电路的特点是它只有一个稳定状态o电路在没有得到触发信号时,选择合理的R3使VT1稳定在饱和状态，此时它的集电极电压为0.3V以下。这样 使VT2和VT3稳定在截止状态，即为单稳态电路的稳定状态。当一个负脉冲通过C1到达VT1的基极时，VT1开始趋向截止，它的集电极电流

4、减小、电压升高；经过直接耦合，使VT2的基极电压升高，VT2和VT3开始导通，它们的集电极电流电压下降，经过电容C2的耦合又使VT1的基极电压进一步下降（虽然这是负脉冲已经不再存在），形成一个正反馈，很快达到一个新的状态。此时VT1截止，VT2和VT3饱和导通，小灯泡亮。这就是单稳态电i的暂稳态现象。但暂稳态是不能持久的。在暂稳态期间，电容C2通过电阻器R3进行放电,着放电的进行，VT1的基极电压逐渐升高，当它达到0.5V以上时VT1开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快又回到VT1饱和导通以及VT2与VT3截止状态。C2通过R3的放电过程决定了电路暂稳态的维持时间。这个时间为 0.7R3

5、C2。在本电路中 R3进行放电,着放电的进行，VT1的基极电压逐渐升高，当它达到0.5V以上时VT1开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快又回到VT1饱和导通以及VT2与VT3截止状态。C2通过R3的放电过程决定了电路暂稳态的维持时间。这个时间为 0.7R3C2。在本电路中 t=0.7x 100 xlOOOx 100 x 10=7 （秒）。改变R3或C2的参数，可以延长或缩短电路的延迟时间。电路复原后，C2通过小灯泡和VT1的发射极进行充电。充电完成后，电路才可以接受下一次的触发。这个单稳态电路需要一个负脉冲来进行触发，这个负脉冲如何得到?因为当光线突然变暗时，光电二极管的电阻值会立即增大

6、，而R1的阻值确是不会变化的,所R1上的端电压会立即下降。由于C1两端的电压是不会突变的，所以这个突然下降的电压就会形成一个负脉冲加到VT1的基极上，触发了单稳态电路的翻转。RE3 EfPD光电二极管 心一电源电压R负戟电阻反向电压 巧照度増人（无光照时）光照下）心门光照下）反向电流立PD -J触发耦合电容器Cl的容量大小也直接影响着触发效果。本电路中，只有当光 线发生瞬间强烈变化时电路才能触发。如果将小灯由亮处慢慢移动到暗处，则电 路会被触发。如果将C1增大到4711F,会发现它对光线的要求不一样了。C1容量 增大，它会影响到电路的稳定性，使小灯不能熄灭。为了弥补这个缺陷，可以将 光电二极管

7、的负极从电源正极上断开，接到电容C2端。电路原理图延时灯的电路连接图三、元器件的选择VT1VT3选用9014NPN型三极VD选用直径3mm光电二极管SA选用2小型开关EL选用1.5/0.25A小灯泡RI选用51K电阻R2选用4.7K电阻R3选用100K电阻C1选用10uF电容C2选用100uF电容电容电阻TO921 BETTER2.6ASEICOlLGOTOfi电容电阻TO921 BETTER2.6ASEICOlLGOTOfi三极管四、制作与调试再焊装前首先要对所用的元器件进行检测，电路对电阻器、电容器、三极管没有什么特殊要求。电路中的光电二极管是一个重要器件，它透明外形与普通 发光二级管一样

8、，使用时要注意它的极性。透明外壳中电极小的一端是观点二极 管的正极；电极大的一端是光电二极管的负极。如果用万用电表的欧姆档进行测 量，当黑表笔接光电二极管的负极、红表笔接光电二极管的正极时，它的电阻值 会随光电的强弱而变化，光线暗时它的电阻值可大于100K欧姆，光线亮时它的 电阻值只有数百欧。因此光电二极管在电路中都是反向连接的，即光电二极管的 负极接在电源的正极上。对检查好的元器件引线要进行镀锡处理，保证焊接的可 靠性。然后依次将电阻器、电解电容器、三极管焊到电路板上。电路中的小灯泡、开关和电池极片用导线进行连接。多跟导线在使用时首先要剥取3mm的绝缘皮，将松散的线头捻紧并镀锡，这样才能保证

9、焊接的质量。五、设计作品图片正面效果图反面焊接图检验效果制作好的电路经过检查，可通过电试验，选一较暗的房间，把照明灯打开,使光电二极管受到光照，然后关掉照明灯，光控延时小灯就会亮起来。七、电路的改造知道了光控延时灯的工作原理就可以动手对它进行调整和改造。除了可以改 造它的延迟时间外，还可以改变它的触发方式，可以手动触发，也可以用声控。声控延时灯：话筒将声信号转化为电信号，经过电容C1交流耦合至三极管VT1放大，在经过C2与VT3构成的电压并联正反馈单稳态延时电路最后经过VT4放大。当发出声响时，灯将点亮，10秒后自动熄灭；增大R4和C4的数值 可以延长延时时间。八、心得体会课程设计是培养学生综

10、合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。也 为我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握知识的平台又是检验自己所学 知识的考核。随着科学技术发展的日新日异，传感器已经成为空前活跃的领域, 在生活中可以说得是无处不在。课程知识的适实用性很强，作为新时代的大学生不仅理论知识要过强硬，实践能力更不可或缺，而课程设计就是把课本理论 知识与实践相统一的有效途径。它不仅让我们提高动手设计电路图、选择适合 的元件、亲自焊接检测的动手能力还让我们提高学会参考有用的书籍，查阅文 献的学习能力。过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的

11、方 法，培养严肃.认真的工作作风和科学态度。这次课程设计使我从传感器材料到结构设计到制造工艺都有了较全面的了 解，在对我以后认证实验及性能优化、分析改进方面，以及实践与理论结合结合 方面有较大帮助。比如光电二极管，它在我的设计中有着非常重要的作用。光电 二极管(Photo-Diode)和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器 件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换 成电信号的光电传感器件。在有光时电阻才几百欧，没有光照时电阻可以达到一 百千欧。而且它对光的要求比光敏二极管要高。光电二极管在一般的日常灯光或 者稍微远距离的光的敏感度不强，只有在近距离或较强

12、的灯光下才行。因为它的 这个特性，我一直以为我第一次做出来的成品是个不合格的，然后我开始检査我 的电路是不是焊接错误或者是虚焊，要么是电路元件的损坏(尤其是三极管特别 容易坏，在焊接的高温时间长点它就坏掉)。我就用万用表开始检测，结果发现这 些都没错误，然后我试着改变光强，从最初的日光变成了近距离的台灯光线，最 后成功的达到了我的预期效果。从这我深刻体会到课内还有很多学不到的东西, 比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，受益非浅。课本永远是课本不能 代替一切，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。我还上网査了一些资料发现，不仅可以做光控的延时灯还可以做声控手动触 发的延时灯，改变R3或C2的参数可以增加或减少灯亮的时间。知道了要完成一 件事有很多途径，条条大路通罗马，培养我们的发散思维能力提醒我们要多方向的分析问题和解决问题。做完课程设计后还有很多地方还没考虑到，有些东西还没彻底了解透。譬如, 电路元器件的选择为何一定要是这样