檢測(cè)與變換課程設(shè)計(jì)報(bào)告雙色閃光燈及光敏蜂鳴器

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書名稱 雙色閃光燈及光敏蜂鳴器 時(shí)間 2011.12.12-2011.12.16 共1周院 系 電子信息工程系 班 級(jí) 10電氣 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 主 任 教研室主任 指導(dǎo)教師 目 錄第一章緒 論31.1 電路簡(jiǎn)略介紹31.1.1 雙色閃光燈31.1.2 光敏百靈鳥31.2.1 雙色閃光燈電路及其原理31.2.2 光敏百靈鳥電路及其原理4第二章 元器件介紹以及測(cè)試52.1 電阻的測(cè)試52.1.1 碳膜電阻52.1.2光敏電阻52.2電容的測(cè)試62.2.1陶瓷電容62.2.2電解電容72.3三極管的測(cè)試72.4發(fā)光二極管82.5 555芯片8第三章 制

2、作與調(diào)試103.1 雙色閃光的制作與調(diào)試103.2 光敏百靈鳥的制作與調(diào)試10第四章 個(gè)人小結(jié)11參考文獻(xiàn)12第一章 緒 論1.1 電路簡(jiǎn)略介紹1.1.1 雙色閃光燈本電路可以有很多變通應(yīng)用，例如：LED可以是串，并聯(lián)的多只發(fā)光二極管，適當(dāng)減小R4,R5的阻值，就可以組成閃爍與彩燈鏈；還可以自制成青少年假性近視預(yù)防治療：將兩管放置在一個(gè)長(zhǎng)0.5m長(zhǎng)的紙筒里，LED1放置在紙筒最里面，LED2放置在紙筒中間，單眼從紙筒端向里看，眼睛注視這燈的閃爍，可以有效調(diào)節(jié)眼肌，每天使用10分鐘，可以預(yù)防和治療青少年的假性近視。1.1.2 光敏百靈鳥如果手拿實(shí)驗(yàn)電路板移動(dòng)，揚(yáng)聲器就會(huì)隨這移動(dòng)時(shí)光照強(qiáng)度的變化，

3、發(fā)出多變的鳴叫，如果將本電路放置在霓虹燈前，則揚(yáng)聲器就會(huì)隨著光線強(qiáng)度變化無窮的音色。1.2.1 雙色閃光燈電路及其原理圖1 雙色閃光燈原理圖本電路可以實(shí)現(xiàn)紅、綠兩只發(fā)光二極管交替閃爍，電路剛接通瞬間，由于電容 C1 還不及充電，因此 555的2腳為低電平，輸出端的 3 腳為高電平，發(fā)光二極管 LED1 截止，不點(diǎn)亮，LED2 兩端加有正向電壓點(diǎn)亮。隨著電源 VCC 經(jīng)過 R1、R3 對(duì)C1 充電，C1 兩端電壓逐漸升高，當(dāng)達(dá)到 2/3VCC 的閥值電平時(shí)，555 的 3 腳翻轉(zhuǎn),輸出低電平，從而使 LED1 點(diǎn)亮、LED2 熄滅。此時(shí)，C1 通過 R3 和 555 內(nèi)部的放電管放電，當(dāng) C1

4、放電至 1/3Vcc 觸發(fā)電平時(shí)，555 的 3 腳再次翻轉(zhuǎn)，LED1 熄滅，LED2 重新點(diǎn)亮。因此，紅綠兩只發(fā)光二極管就這樣輪流導(dǎo)通與截止，閃爍不停。改變 R1 和 C1 可以改變 LED 的頻率。1.2.2 光敏百靈鳥電路及其原理圖2光敏百靈鳥原理圖電路中，555 和 R1、RG1、C1 等組成多諧振蕩器，光敏電阻 RG1 是利用光致導(dǎo)電的特性，它的阻值會(huì)隨照射光的強(qiáng)度而變化，當(dāng)光照射時(shí)阻值小，光照弱時(shí)阻值大。本電路利用這一光敏特性，來改變振蕩器的充放電的時(shí)間的常數(shù)，從而改變多諧振蕩器的頻率，本電路的振蕩頻率為：f=1.44(R1+RG1)C1，555輸出的可變頻率信號(hào)經(jīng)過 R2限流后，

5、驅(qū)動(dòng)三極管 VT1帶動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出多變的鳴叫聲。第二章 元器件介紹以及測(cè)試2.1 電阻的測(cè)試2.1.1 碳膜電阻碳膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當(dāng)接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護(hù)而成的。其表面常涂以綠色保護(hù)漆。碳膜的厚度決定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽來控制電阻器。碳膜電阻器常用符號(hào)RT作標(biāo)志，R代表電阻器，T代表材料是碳膜，例如，一只電子槍外殼上標(biāo)有RT47kI的字樣，就表示這是一只阻值為47k，允許偏差為5%的碳膜電阻器。碳膜電阻器的阻值范圍為110M。額定功率有0.125W、0.2

6、5W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。阻值標(biāo)示方法：色標(biāo)法：用不同顏色的帶或點(diǎn)在電阻器表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許偏差。國(guó)外電阻大部分采用色標(biāo)法。 黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍(lán)-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、銀-10%、無色-20% 當(dāng)電阻為四環(huán)時(shí)，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字， 第三位為乘方數(shù)，第四位為偏差。當(dāng)電阻為五環(huán)時(shí)，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字， 第四位為乘方數(shù)， 第五位為偏差。2.1.2光敏電阻定義：電阻值隨入射光強(qiáng)弱變化而明顯變化的光敏元件。光敏電阻器簡(jiǎn)介：光敏電阻器是利用半導(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

7、變的電阻器。主要用于光的測(cè)量、光的控制、和光電轉(zhuǎn)換。如圖：光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便能吸收更多的光能。該類電阻器的特點(diǎn)是入射光越強(qiáng)，電阻值就越小，入射光越弱，電阻值就越大。如聲控?zé)糁胁捎昧斯饷綦娮杵髯鶠榘滋炜刂茻艄獾难b置。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電

8、阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。2.2電容的測(cè)試測(cè)量電容

9、器時(shí)用電阻檔，電容量越大所選量和越小，有充放電能力初步判斷是好的，再測(cè)量一下反向測(cè)量一下電阻越大越好，在路測(cè)量要先放電，以免損壞電表。2.2.1陶瓷電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍?cè)谔沾缮献鳛殡姌O制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合（包括高頻在內(nèi)）。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。分類：它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電

10、容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓。缺點(diǎn)：容量比較小。2.2.2電解電容電解電容是電容的一種介質(zhì)有電解液涂層有極性，分正負(fù)不可接錯(cuò)。電容由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。原理：電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過電解質(zhì)液（液

11、態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。電解電容器特點(diǎn)：（1）：?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。 （2）：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬f甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 （3）：價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。2.3三極管的測(cè)試判定基極：用萬用表R100或R1k擋測(cè)量三極管三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接

12、某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值都較小，則可判定被測(cè)三極管為PNP型管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管。判定集電極c和發(fā)射極e：(以PNP為例)將萬用表置于R100或R1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。判別高頻管與低頻管：高頻管

13、的截止頻率大于3MHz，而低頻管的截止頻率則小于3MHz，一般情況下，二者是不能互換的。在路電壓檢測(cè)判斷法：在實(shí)際應(yīng)用中、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上，由于元件的安裝密度大，拆卸比較麻煩，所以在檢測(cè)時(shí)常常通過用萬用表直流電壓擋，去測(cè)量被測(cè)三極管各引腳的電壓值，來推斷其工作是否正常，進(jìn)而判斷其好壞。2.4發(fā)光二極管它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。

14、不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流2.5 555芯片555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸

15、出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理：555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置

16、 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。第三章 制作與調(diào)試3.1 雙色閃光的制作與調(diào)試操作步驟：1、配齊元件和其他附件，并對(duì)元件進(jìn)行檢測(cè)；2、根據(jù)電路圖合理安排元件安裝位置和走線。工藝要求； 3、安裝元件，檢查無誤后下焊。工藝要求； 4、按圖接線。調(diào)試：當(dāng)自己檢查過一遍后，接通電源，然后觀察兩個(gè)二極管的閃爍情況，如果沒有看到兩個(gè)二極管交替閃爍，說明出錯(cuò)。自己要回過頭來認(rèn)真檢查錯(cuò)誤，只到達(dá)到預(yù)期的效果。如果兩個(gè)二極管交替閃爍，證明達(dá)到

17、了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。3.2 光敏百靈鳥的制作與調(diào)試操作步驟：1、配齊元件和其他附件，并對(duì)元件進(jìn)行檢測(cè)；2、根據(jù)電路圖合理安排元件安裝位置和走線。工藝要求； 3、安裝元件，檢查無誤后下焊。工藝要求； 4、按圖接線。調(diào)試：當(dāng)用手或用其他不透光物體遮擋光敏電阻，隨著光敏電阻所受光多少，蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，像鳥的叫聲，即達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。如果沒有出現(xiàn)預(yù)期的效果，那就要回過頭仔細(xì)檢查錯(cuò)誤。一直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。第四章 個(gè)人小結(jié)本次自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程設(shè)計(jì)要做的是雙色閃光燈和光敏百靈鳥。一開始，看到發(fā)下來的元器件，再結(jié)合我們學(xué)過的知識(shí)，所以不一會(huì)我們就搞懂了其中的原理。接下來就是布線和焊接，其實(shí)布線并沒有想象中的那么簡(jiǎn)單，布線圖的設(shè)計(jì)，由于原理圖的線有很多交叉的地方，所以只有自己先設(shè)計(jì)布線圖，才能夠順利的焊接。在設(shè)計(jì)雙色閃光燈布線圖時(shí)畫了很多次布線圖，才最終確定了布線圖。設(shè)計(jì)光敏百靈鳥時(shí)就很快的設(shè)計(jì)好了。在焊接過程中就是比較順利的把兩塊板子焊接好了