光控路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、自動(dòng)光控路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)：電子二班姓名：李旺學(xué)號(hào)：1.功能要求（ 1）白天時(shí)，路燈自動(dòng)關(guān)閉（路燈可用小燈泡代替。但必須用繼電器控制路燈）；（ 2）晚上時(shí)，路燈自動(dòng)打開；（ 3）可以調(diào)節(jié)亮度觸發(fā)點(diǎn)。2.方案論證利用光照強(qiáng)度為傳感器，目前最為常用且性價(jià)比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強(qiáng)時(shí)，電阻值較低，而光線較暗時(shí)則電阻較大的特點(diǎn)?？傮w設(shè)計(jì)分為兩個(gè)模塊：主控模塊，被控模塊。主控模塊和被控模塊之間通過(guò)繼電器進(jìn)行連接。輔助電源外界放繼照敏光大電明感照電器電元變路路件化3. 系統(tǒng)電路工作原理：光敏電阻接受光信號(hào)后電阻值發(fā)生變化，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)加到的三極管的基極，經(jīng)處理后從集電極輸出，輸出電壓隨光照強(qiáng)度

2、的減弱而增加，通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)路燈的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)光照強(qiáng)度很大時(shí)，光敏電阻阻值很小，三極管 VT1 分得的電壓較小，三極管VT1 、VT2 截止，繼電器不工作，燈泡不亮；當(dāng)光照強(qiáng)度很小時(shí)，光敏電阻阻值很大，三極管VT1 分得的電壓較大，三極管 VT1 、VT2 導(dǎo)通，繼電器工作，燈泡亮。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可調(diào)節(jié)亮度觸發(fā)點(diǎn)。4.系統(tǒng)的軟件仿真電路打開 PROTEUS 軟件，在元件庫(kù)里查找電路圖中所需要的元器件，添加至當(dāng)前頁(yè)面。按照所設(shè)計(jì)的原理圖進(jìn)行畫圖。畫完之后，認(rèn)真檢查。確定沒(méi)有錯(cuò)誤后，運(yùn)行，查看是否符合設(shè)計(jì)要求。并對(duì)電阻進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。下圖是用PROTEL 軟件所畫的設(shè)計(jì)

3、圖：%05R1470kRL1RLY -SPCOB112VQ1NPNR3400Q2NPNRV1R210kL11M12V注：仿真圖上所示電路中光敏電阻用電位器（ RV1）代替5.調(diào)試與性能分析仿真調(diào)試及各數(shù)據(jù)記錄：Q1Q2繼電器阻值： 1M%UbeUbeUceUILAMP70%0.790.880.0911.90.04亮20%0.780.880.1111.80.04亮10%0.760.870.4711.50.04亮9%0.750.864.247.710.03亮8%0.740.858.273.730.01滅5%0.690.4412.00.000.00滅通過(guò)表格可以看出以9%8%為界限，改變繼電器電流達(dá)

4、到導(dǎo)通狀態(tài)。通過(guò)調(diào)試最后優(yōu)化的電路圖如下，將電阻R1 的阻值變小可將亮度觸發(fā)點(diǎn)降低，使燈泡在 3% 2%時(shí)明滅變化，提高系統(tǒng)的靈敏度。R1100kRV1%251MQ1NPNQ2NPNR210kRL1RLY - SPCOB112VRV2%051kL15VEWB 仿真圖6.各元器件的工作原理光敏電阻光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻的阻值隨入射光的強(qiáng)弱變化而變化，無(wú)光照時(shí)的阻值叫暗阻，通常很大；在光線照射時(shí)的阻值很小，叫亮阻。光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特

5、性， 光譜特性，頻率特性，溫度特性。通過(guò)測(cè)量，得到本次試驗(yàn)中的光敏電阻亮阻值約為3.7K，暗阻值約為400K。光敏電阻的光電特性繼電器繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁

6、的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。三極管（9013）三極管是一種 電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的 電流放大作用，通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和 PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同 的。NPN管是由 2 塊 N型半導(dǎo)體中間夾

7、著一塊 P 型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN結(jié)稱為集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極 e、基極 b 和集電極 c。當(dāng) b 點(diǎn)電位高于 e 點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而 c 點(diǎn)電位高于 b 點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec 要高于基極電源 Eb。電位器電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸電之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器。7.實(shí)驗(yàn)心得在實(shí)驗(yàn)中我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)電路

8、和仿真電路的任務(wù)。剛拿到課題設(shè)計(jì)的題目時(shí)，只知道實(shí)驗(yàn)的要求是設(shè)計(jì)一個(gè)光控路燈，規(guī)定使用的元器件有光敏電阻、三極管和繼電器。老師要求在 4 天內(nèi)通過(guò)查閱資料設(shè)計(jì)出電路來(lái)，首先我通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集了一些相關(guān)的資料，在網(wǎng)上有關(guān)于這方面的設(shè)計(jì)方案，簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)了解之后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求不完全一樣，網(wǎng)上的方案比我們的要求復(fù)雜，使用的是 220V 電壓必須添加整流電路還有需要使用運(yùn)放器，這些都不符合我們?cè)O(shè)計(jì)要求，但是大概可以確定下整體思路。從網(wǎng)上的學(xué)習(xí)還找到了一些建議的參考書目，于是大家分工分別通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索和從圖書館借閱的書籍上收集各種有關(guān)的資料。但是設(shè)計(jì)電路光有整體思路的想法還不夠，要熟悉使用的元器件的功能和應(yīng)用，

9、我們?cè)谀M電路中學(xué)過(guò)三極管的知識(shí)，但是隔了一段時(shí)間再加上學(xué)習(xí)的時(shí)候多半是分析電路做題求值，所以對(duì)應(yīng)用三極管又很陌生了，利用模電的筆記快速的復(fù)習(xí)了三極管的知識(shí)。另外，對(duì)于繼電器的功能和應(yīng)用也不太懂，之前沒(méi)有接觸過(guò)繼電器，所以在設(shè)計(jì)電路之前必須把使用的元器件熟悉了解才可以熟練應(yīng)用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了繼電器和光敏電阻的相關(guān)應(yīng)用，為設(shè)計(jì)電路打下了基礎(chǔ)。真正開始設(shè)計(jì)電路是從分析人家的電路入手，我們從借來(lái)的書籍里找到了一個(gè)不錯(cuò)的設(shè)計(jì)方案，但是分析理論總是和實(shí)際情況有所不同，我把書上的電路圖用仿真軟件進(jìn)行了仿真，但是沒(méi)有出來(lái)結(jié)果，根本不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，就只能靠自己了。通過(guò)仿真軟件把自己的想法加到電路里去，不斷地嘗試、討論、分析，終于實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。這下可以輕松一些了。但是，當(dāng)分發(fā)設(shè)計(jì)元器件時(shí)又遇到了問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)的電路里需要使用一個(gè) PNP 三極管和兩個(gè) NPN 三級(jí)管，但是元器件只給了兩個(gè) NPN 三極管，所以必須修改電路圖。又經(jīng)過(guò)一天的忙碌之后簡(jiǎn)化的電路做好了，功能是可以實(shí)現(xiàn)，但是一些電阻值還沒(méi)有確定，還需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化，提高電路變化的靈敏度。在對(duì)設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)行參數(shù)調(diào)試的時(shí)候，通過(guò)電路中電壓電流的值進(jìn)一步分析電路、優(yōu)化電路，在后期焊接電路時(shí)，結(jié)合實(shí)際光照強(qiáng)度影響光敏電阻的阻值范圍，仍然不斷地進(jìn)行嘗試和修改，最終定稿。通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)我收獲了很多，我對(duì)自動(dòng)光控路燈系統(tǒng)有了一定的了解，