光敏百灵鸟和双色闪光灯2.docx
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光敏百灵鸟和双色闪光灯2
目录
第一章绪论3
1.1电路简略介绍3
1.1.1双色闪光灯2
1.1.2光敏百灵鸟2
1.2.1双色闪光灯电路及其原理4
1.2.2光敏百灵鸟电路及其原理5
第二章元器件介绍以及测试5
2.1电阻的测试5
2.1.1碳膜电阻5
2.1.2光敏电阻6
2.2电容的测试6
2.2.1陶瓷电容6
2.2.2电解电容7
2.3三极管的测试7
2.4发光二极管8
2.5555芯片9
第三章制作与调试11
3.1双色闪光的制作与调试11
3.2光敏百灵鸟的制作与调试11
第四章个人小结12
附录12
参考文献12
第一章绪论
1.1电路简略介绍
1.1.1双色闪光灯
本电路可以有很多变通应用,例如led可以是串,并联的多只发光二极管,适当减小R4,R5的阻值,就可以组成闪烁与彩灯链,还可以自制成青少年假性近视预防治疗:
将两管放置在一个长0.5m长的纸筒里。
LED1放置在纸筒最里面,LED2放置在纸筒中间,单眼从纸筒端向里看,眼睛注视这灯的闪烁,可以有效调节眼肌,每天使用10分钟,可以预防和治疗青少年的假性近视。
1.1.2光敏百灵鸟
如果手拿实验电路板移动,扬声器就会随这移动时光照强度的变化,发出多变的鸣叫,如果将本电路放置在霓虹灯前,则扬声器就会随着光线强度变化无穷的音色。
1.2.1双色闪光灯电路及其原理
图1双色闪光灯原理图
本电路可以实现红、绿两只发光二极管交替闪烁,电路刚接通瞬间,由于电容C1还不及充电,因此555的2脚为低电平,输出端的3脚为高电平,发光二极管LED1截止,不点亮,LED2两端加有正向电压点亮。
随着电源VCC经过R1、R3对C1充电,C1两端电压逐渐升高,当达到2/3VCC的阀值电平时,555的3脚翻转,输出低电平,从而使LED1点亮、LED2熄灭。
此时,C1通过R3和555内部的放电管放电,当C1放电至1/3Vcc触发电平时,555的3脚再次翻转,LED1熄灭,LED2重新点亮。
因此,红绿两只发光二极管就这样轮流导通与截止,闪烁不停。
改变R1和C1可以改变LED的频率。
1.2.2光敏百灵鸟电路及其原理
(光敏百灵鸟原理图)
电路中,555和R1、RG1、C1等组成多谐振荡器,光敏电阻RG1是利用光致导电的特性,它的阻值会随照射光的强度而变化,当光照射时阻值小,光照弱时阻值大。
本电路利用这一光敏特性,来改变振荡器的充放电的时间的常数,从而改变多谐振荡器的频率,本电路的振荡频率为:
=1.44(R1+RG1)C1,555输出的可变频率信号经过R2限流后,驱动三极管VT1带动扬声器发出多变的鸣叫声。
第二章元器件介绍以及测试
2.1电阻的测试
2.1.1碳膜电阻
碳膜电阻器是用有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体上,经加热聚合而成。
气态碳氢化合物在高温和真空中分解,碳沉积在瓷棒或者瓷管上,形成一层结晶碳膜。
改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度,可以得到不同的阻值。
碳膜电阻成本较低,电性能和稳定性较差,一般不适于作通用电阻器。
但由于它容易制成高阻值的膜,所以主要用作高阻高压电阻器。
其用途同高压电阻器。
碳膜电阻器常用符号RT作标志,R代表电阻器,T代表材料是碳膜,例如,一只电子枪外壳上标有RT47kI的字样,就表示这是一只阻值为47kΩ,允许偏差为±5%的碳膜电阻器。
碳膜电阻的额定功率不再电阻的外壳上标出,而以电子枪的长度和直径的大小来区别,长度大、直径大的电阻器功率大。
碳膜电阻器有轴向引线、领带式引线以及不接引线等方式。
碳膜电阻器的阻值范围为1Ω~10MΩ。
额定功率有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。
普通碳膜电阻的体形较大,为了适应小体积的电阻装置的需要,又生产出小型碳膜电阻器RTX型,功率仅为0.125W,大多制成色码电阻。
2.1.2光敏电阻
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。
分类:
根据光敏电阻的光谱特性,可分为三种光敏电阻器:
紫外光敏电阻器 红外光敏电阻器 可见光光敏电阻器
主要参数
光敏电阻的主要参数有亮电阻,暗电阻,光电特性光谱特性,频率特性,温度特性。
在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。
没有极性,纯粹是个电阻期间,使用时可加直流也可以加交流
2.2电容的测试
2.2.1陶瓷电容
用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。
它又分高频瓷介和低频瓷介两种。
具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。
低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。
这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。
2.2.2电解电容
电解电容是电容的一种介质有电解液涂层有极性,分正负不可接错。
电容(Electriccapacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。
电解电容器特点一:
单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二:
额定的容量可以做到非常大,可以轻易做到几万μf甚至几f(但不能和双电层电容比)。
电解电容器特点三:
价格比其它种类具有压倒性优势,因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料,比如铝等等。
制造电解电容的设备也都是普通的工业设备,可以大规模生产,成本相对比较低。
电解电容器通常是由金属箔(铝/钽)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝/钽五氧化物)作为电介质,电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。
铝电解电容器的负电极由浸过电解质液(液态电解质)的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成;钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。
由于均以电解质作为负电极(注意和电介质区分),电解电容器因而得名。
有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。
一般不能用于交流电源电路,在直流电源电路中作滤波电容使用时,其阳极(正极)应与电源电压的正极端相连接,阴极(负极)与电源电压的负极端相连接,不能接反,否则会损坏电容器。
2.3三极管的测试
在通电状态下测试可以测一下基极电压。
一般硅管的为0.7V。
锗管的为0.2-0.3V。
说明工作正常。
否则为截止状态。
不通电状态可测一下三极管的PN结的正反向电阻是否正常。
有的三极管由于在路并联小电阻或电感,不能正常检测可以拆下来测量。
三极管的管脚必须正确辨认,否则,接入电路不但不能正常工作,还可能烧坏晶体管。
己知三极管类型及电极,指针式万用表判别晶体管好坏的方法如下:
①测NPN三极管:
将万用表欧姆挡置"R×100"或"R×lk"处,把黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。
②测PNP三极管:
将万用表欧姆挡置"R×100"或"R×lk"处,把红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。
当三极管上标记不清楚时,可以用万用表来初步确定三极管的好坏及类型(NPN型还是PNP型),并辨别出e、b、c三个电极。
测试方法如下:
①用指针式万用表判断基极b和三极管的类型:
将万用表欧姆挡置"R×100"或"R×lk"处,先假设三极管的某极为"基极",并把黑表笔接在假设的基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为NPN型管;同上,如果两次测得的电阻值都很大(约为几千欧至几十千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为PNP型管。
如果两次测得的电阻值是一大一小,则原来假设的基极是错误的,这时必须重新假设另一电极为"基极",再重复上述测试。
②判断集电极c和发射极e:
仍将指针式万用表欧姆挡置"R×100"或"R×1k"处,以NPN管为例,把黑表笔接在假设的集电极c上,红表笔接到假设的发射极e上,并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触),通过人体,相当b、C之间接入偏置电阻,读出表头所示的阻值,然后将两表笔反接重测。
若第一次测得的阻值比第二次小,说明原假设成立,因为c、e问电阻值小说明通过万用表的电流大,偏置正常。
2.4发光二极管
发光二极管简称为LED。
由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
发光二极管
它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。
它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。
限流电阻R可用下式计算:
R=(E-UF)/IF
式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应按电源正极。
有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。
发光二极管的特点是:
工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。
由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。
把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9十个数目字。
发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
2.5555芯片
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平
兼容。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变
换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
555的应用:
555定时器
(1)构成施密特触发器,用于TTL系统的接口,整形电路或脉冲鉴幅等;
(2)构成多谐振荡器,组成信号产生电路;
振荡周期:
T=0.7(R1+2R2)C
(3)构成单稳态触发器,用于定时延时整形及一些定时开关中。
555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路,如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。
第三章制作与调试
2.1双色闪光灯的制作及调试
操作步骤:
1检查元器件及其他配件是否齐全,并对元器件进行检测。
2、根据电路图合理安排元器件放置位置,及合理走线。
画出焊接电路图。
3、根据焊接电路图安装元件,检查无误后,开始焊接。
4、按图接上正负极线。
调试:
检查连接正确后,接通电源,观察亮灯闪烁情况,若两灯交替闪烁,则实验成功!
否则,要关闭电源,仔细检查错误原因并改正,直至达到实验要求。
3.2光敏百鸣鸟的制作及调试
操作步骤:
1检查元器件及其他配件是否齐全,并对元器件进行检测。
2、根据电路图合理安排元器件放置位置,及合理走线。
画出焊接电路图。
3、根据焊接电路图安装元件,检查无误后,开始焊接。
4、按图接上正负极线。
调试:
检查连接正确后,接通电源,当用手或不发光的物体遮挡光敏电阻时,随着光敏电阻接受光的多少,蜂鸣器会发出不同的声音,会象鸟的叫声,则试验成功!
否则,要关闭电源,仔细检查电路,查处错误原因,并改正,直至符合实验要求。
第四章个人小结
本次实验,我们做了双色闪光灯和光敏百鸣鸟,实验过程精彩纷呈。
当然,这次的试验也考查了我们扎实的基本功,焊点圆滑亮丽,布线规范工整,元件放置合理,同时还要理解实验原理,并将理解应用到实际中去。
这次课程设计,不但锻炼了我们独自解决困难的能力,还培养了我们大胆创新的精神与团队合作的意识,我们懂得了,团队的重要性,只有合作,才能发挥出一加一大于二的效果来,才能以最短的时间达到最大的工作效率!
只有勇敢地去实践了,不怕失败,胆大心细,你就会取得成功!
参考文献:
可编程逻辑器件与开发技术周建民北京:
人民邮电出版社,1995
数字系统故障对错与可靠性技术郑崇勋北京:
国防工业出版社,1995
数字电路新符号-读图入门张若辉北京:
中国电力出版社,1999
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- 关 键 词:
- 光敏 百灵鸟 闪光灯