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光电子课程设计(光控自动路灯).doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.28M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    课 程 设 计 课程名称 光电子系统课程设计 题目名称 光控自动路灯 学生学院 物理与光电工程学院 _ _ 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师_ _ 2009 年 5 月 30 日
    光控自动路灯 作者： 摘要： 本文概述了光敏电阻的基本原理和特点，并介绍了光敏电阻的基本结构和用于实 现电路控制的功能；并介绍了其用于控制路灯的设计方案，并对程序进行调试及 性能分析。 关键词： 光敏电阻 光控 路灯 继电器 一．前言： 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。它是在一块匀质的光电导体两端 加上电极构成。两电极加上一定电压后，当光照射到光电导体上，由光照产生的 光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流，达到光电转 换目的。它以其高度的稳定性而广泛地应用在自动化技术。 主要用于照相机、光度计、光电自动控制、能量辐射物搜索和跟踪等，作辐射接 收元件。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。如可用继电器 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。 利用光导效应可以光电开关或其它实用电路。本设计就是介绍光敏电阻并将他用 于控制路灯的电路中。 二．设计方案： 电路中，光控触发器电路由光敏电阻器 RG、电阻器 R1、R2，电位器 R6，稳
    压二极管 D1 和电解电容 C1 以及 LM339 组成，电源电路由电阻器 R3、R4、R5， 稳压二极管 D2，二极管 IN4007，NPN9013 和 3mm 发光二极管以及继电器组成。 在白天，光敏电阻器 RG 受光照而呈低阻状态，LM339 的 7 脚电位降低，1 脚 输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013 处于截止状态，从而发光二极管不 被点亮。 当黄昏来临时光照度逐渐减弱，光敏电阻 RC 的阻值逐渐增大，LM329 的 7 脚电压增大，1 脚输出电压高，稳压管的反向电流较大，9013 导通，发光二极管 被点亮。 直到第二天黎明来临时，光照度逐渐增强，RG 的阻值逐渐减小，LM339 的 7 脚电位降低，1 脚输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013 处于截止状态，从 而发光二极管熄灭。 调节 RP 的阻值，可控制该灯光自动控制器电路在不同光照下的动作。 三．理论计算： （1）器件功能参数
    1.光敏电阻（MG45 系列） 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。光敏电阻器又叫光感电阻，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）。 光敏电阻结构示意图： 光电导体贴在绝缘材料基板上，封装在有窗口的金属或塑料外壳内，两端有 电极引线。为增大受光面、减小电极间距使电子渡越时间小，光敏面作成蛇形、 电极作成梳状。 2.IN4007 IN4007 是一般常用的整流管，一般并联在线圈上，目的是为了防止线圈的断 电瞬间存在的过渡过程产生较高的电压破坏电路，接在电路中应该正接负，负接 正，即常态下二极管是截至的，在断电的瞬间导通释放储存在电感上的能量。 3.稳压二极管（5.6V/5V/9V） 是用于起稳定电压作用的晶体二极管。利用二极管反向激穿时，两端电压基
    本不变的原理，常用于限幅、过载保护稳压电源等装置中。 4.3CT103L（5A\1kV） A 为阳极，K 为阴极，G 为控制极 主要参数：It:0.2A VDRM/VRRM:20V~100V IGT：0.01mA~15mA VGr<=2V IH：0.5mA~30mA Ir 为额定正向平均电流，VDRM 为正向阻断蜂值电压，VRRM 为反向阻断蜂值电压， IH 为维持电流，VGT 为控制极触发电压，IGT 为控制极触发电流。 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系 统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去 控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换 电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出 电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及 非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿 命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信 等装置中。 5.LM339 LM339 集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1） 失调电压小，典型值为 2mV；2）电源电压范围宽，单电源为 2-36V，双电源电压 为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为 0~ （Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出 端电位可灵活方便地选用。LM339 集成块采用 C-14 型封装，下图为外型及管脚 排列图。
    LM339 类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输 出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端， 用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电 压（也称为门限电平，它可选择 LM339 输入共模范围的任何一点），另一端加一 个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出 端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。 两个输入端电压差别大于 10mV 就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另 一种状态，因此，把 LM339 用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339 的输出 端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接 一只电阻（称为上拉电阻，选 3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高 电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电 阻与负载的值。 6.9013 半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它 最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。本设计中 是用于电流放大。 9013 是一种低电压,大电流,小信号的 NPN 型三极管 和 9012（PNP）相对
    7.电位器（20k） 作用：调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。 结构特点：电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变 动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而 改变了电压与电流的大小。 结果分析： 电路接 12v 的电压，在不遮挡光敏电阻的情况下，发光二极管不亮，用手指 遮挡光敏电阻，发光二极管被点亮。 结论： 本文设计的光控路灯电路基本实现了自动控制的功能，内容涉及光敏电阻，继电 器以及电路设计等诸多方面的知识，整个显示系统设计完成后达到了预期的效 果，系统工作稳定，不会因为偶然的强烈的光照而引起误动作或闪烁。但由于本 人专业知识有限，因此设计中还有或多或少的不足之处。希望能够在以后有所进 步。通过设计基本有以下几点收获： 1、通过这个实验了解了光电探测技术的有关知识，学习了实现这种功能的一些 器件的工作原理。 2、巩固了模拟电路，数字电路，与光电技术的知识。
    3、通过查阅资料学习了一些器件的检测技术。 4、复习了电路原理图的绘制。 四．参考文献 [1] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006： 74-116. [2] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：466-488. [3] 姚建铨.光电子技术.北京：高等教育出版社，2006：158-165. [4] 杨承毅. 电子技能实训基础——电子元器件的识别和检测.北京：人民邮 电出版社出版发行，2005：115-123. [5] 光行天下 http://www.opticsky.cn/. by:Aseis
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