光控台灯.docx

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光控台灯

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目光控台灯

摘要

站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代科技。

降低能耗，节约能源、注重环保，简洁方便是当今家居生活的主题。

也因如此，照明灯的需求也在不断的发展，人类有意识的采用各种方法改进它，以适应我们日常生活的各种需要。

用光控开关来代替路灯开关、住宅小区的楼道上的开关，只有在光线不足时灯会自动点亮，白天光线充足时不会亮，可以达到节能的目的。

同时光控电路具有电路简单，制作容易，工作可靠的特点，可广泛应用于各种楼房走廊的照明设备。

一般台灯是白天关闭，夜晚开启。

人工控制台灯的开关，不但费时费力，而且给群众带来很大的不便。

在本设计中介绍一种自动光控灯，这样不但省时省力，节约资源，而且可以提高灯的寿命。

采用555时基电路施密特触发器及电阻、二极管或门组成自动光控灯智能电路，会给我们带来新颖智能的便利；当光线好时，灯不会发光，到光线很差时，灯会自动开启照明。

虽然本文介绍的光控灯只有1个简单的芯片和电阻电容构成，却可以模拟光控灯，也达到了节电节能的目的，同时它的原理也有广泛的应用。

关键词：

光敏电阻555芯片光控台灯

一、设计目的1

二、设计任务与要求1

2.1设计任务1

2.2设计要求1

三、设计步骤及原理分析1

3.1设计方法1

3.2设计步骤1

3.3设计原理分析3

四、课程设计小结与体会6

五、参考文献6

一、设计目的

一般同学们晚上回家大约是5:

40~6:

30左右，在这段时间里，环境的光线大小逐渐变弱，同学们开台灯的时间也是不同的。

那么到底要怎么做，才能使台灯开的时间恰到好处呢?

那么，我们就需要用的光控电灯了。

光控电灯可以随着光线的强弱自动开关，这样一来可以保护我们的眼睛，防止眼睛近视。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

1.设计制作一个台灯自动照明的控制电路，当日照光亮到一定的程度时路灯自动熄灭，而日照光亮暗到一定程度时路灯自动点亮。

2.设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。

3.设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。

2.2设计要求

1.要求电路能够通过开关对管线的强弱的感应控制照明灯的亮灭。

2.要求电路实现有光时灭，遮光时发亮。

3.根据上述要求选定设计方案，画出总电路图，写出详细工作原理。

要求接线清晰明了，不能出现接口相碰和短路

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

电路采用光敏电阻来感受外界光的强弱，然后采用555多谢振荡器改变输出电压，从而改变发光二极管两端的电压，进而控制了灯的亮灭。

此设计也可以看做是一个用发光二极管指示的光控开关。

要求电路在日光照射下，接通+10V电源后，发光二极管熄灭的，没有光照的时候，发光二极管是亮的。

接通+10V电压，在光线充足的情况下光敏电阻的阻值很小，分压很小，则输入555芯片的TH和TR端为高电平，此时555芯片的输出端为低电平，不能提供足够的电压给发光二极管，则灯不亮；在光线不足时，光敏电阻的阻值很大，分压很大，输入555芯片的TH和TR端为低电平，则555芯片的输出为高电平，此时可以提供足够的电压给发光二极管，灯就发光。

3.2设计步骤

电路中,由电容C1、二极管VD1、VD2组成降压整流电路，经电容C2滤波与稳压管VDw稳压后，输出12V直流电，提供光控照明电路的使用。

光敏三极管VT、

时基电路IC与继电器K1等，组成光控电路。

在白天，光敏三级管VT因接受光照，内阻很小，使得IC的②、⑥脚呈高电平，则IC的③脚输出低电平，继电器K1无电，常开触点K1-1D断开照明灯电源，则照明灯不被点亮。

当进入夜晚时，光敏三级管VT因失去光照内阻变得很大，IC的②、⑥脚呈低电平，则IC的③脚输出高电平，继电器K1线圈加上电，其常开触点K1-1闭合，为夜间台灯点亮提供必要条件，但照明灯因继电器K2处于释放状态，其常开触点K2-1又与K1-1串联，故照明电路仍处于断开状态，照明灯不亮。

也就是说，若灯前无人，感应器M、场效应管VT1、三极管VT2、VT3及继电器K2组成的临近感应电路未工作的缘故。

当有人靠近感应器M时，场效应管VT1因人体感应电压而瞬间夹断，VT1的漏源极间电阻变得很大，与电阻R3分压结果使三极管VT2、VT3导通，继电器K2线圈加上电，常开触点K2-1闭合，接通照明灯的电源，照明灯点亮。

当人离开（感应器M）时，VT1的漏源极间电阻又变得很小，使VT2、VT3截止，继电器K2失电释放，常开触点K2-1断开，灯熄灭。

到白天，自然光照在光敏三级管VT上时，继电器K1因IC的③脚变为低电平而释放，切断了照明灯电源，而K1-2的常闭触点又将VT1的漏源极短接，使VT2、VT3可靠地截止。

这样，即使白天有人，感应器也不起作用，而进入夜晚时，随着继电器K1的吸合，K1-2的断开，感应电路又处于待工作状态，电路如下图所示。

图①

3.3设计原理分析

3.3.1工作原理

当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。

反之，若周围的光线变亮，则RP的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制，图为电路仿真图。

3.3.2元器件的选择

名称

数量

发光二级管

3

555芯片

1

继电器

1

电容

1

光敏电阻

1

电阻

4

电源开光

1

3.3.3主要元器件介绍

光敏电阻：

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。

其阻值这些制作材料具有在特定波长的光照射下，迅速减小的特性。

这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻器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）。

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。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4—0.76）μm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）光线或自然光线作控制

光源，使设计大为简化，图为光敏电阻的外形及其在电路中的符号。

图光敏电阻外形及电路中的符号

555芯片：

555时基电路是一种双极型的时基集成电路，工作电源为4.5V—18V,输出电流为200mA，工作可靠。

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2∕3Vcc和1∕3Vcc。

C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。

当输入信号输入并超过了2∕3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1∕3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为0时，555输出低电平，平时该端开路或接Vcc。

Vco是控制电压端（5脚），平时输出2∕3Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给于脚7的电容器提供低阻放电电路，图④为其内部结构和管脚图。

图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。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；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。

图⑤

四、课程设计小结与体会

通过这次实习，我感觉收获很多。

使我们懂得了要做一种产品是很严谨的事情，而且要把所学的知识运用到实践并不像想象的那么简单。

我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我们，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的。

这次课程设计期间，我学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力，我们拿到工具后，还很陌生，通过接触使用这些工具，才明白这些工具的用处。

让我们接触到了这些我们平时接触不到的工具，使我们对这些我们以后用到的工具有了出初步概念。

通过这次实习，我们自身的素质也有了很大的提高。

使我们对一些模拟电路有了进一步的理解，提高了认知能力。

光控灯电路虽然简单，但其原理在我们的生活中用处很大，并且其电路的设计很贴切我们所学的数电与模电内容。

本电路中用到的555芯片应用广泛。

在完成课程设计过程中，我通过查阅许多资料，对555定时器的内部结构、功能及一般使用方法有了更深的了解。

通过这次课程设计，无论是思维方式还是动手能力，我都有了很大程度的提高.

五、参考文献

[1]模拟电子技术基础简明教程（第三版）

[2]简明电路设计

[3]模拟电子技术及应用

[4]陈永甫《常用电子元件及应用》[M].北京：

机械工业出版社，2004.

[5]付家才《电气控制实验与实践》[M].北京：

高等教育出版社，2009.

[6]常慧玲.传感器与自动检测[M].北京：

电子工业出版社，2009.

[7]李增国.传感器与检测技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2009.