光敏蜂鳴器及雙色閃光燈 課程設(shè)計(jì)

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)名稱(chēng) 光敏蜂鳴器及雙色閃光燈2010年6月 12日至 2010年6月18日共1周院 系 電子信息工程系班 級(jí) 08電氣3姓 名 范海祥學(xué) 號(hào) 087301312系 主 任 教研室主任 指導(dǎo)教師目錄第一章 緒論 . . 21.1 電路簡(jiǎn)略介紹 . . 21.1.1 雙色閃光燈 . 21.1.2 光敏百鳴鳥(niǎo) . 21.2.1 雙色閃光燈電路及其原理 . 21.2.2 光敏百鳴鳥(niǎo)電路及其原理 . 3第二章 元器件介紹以及測(cè)試 . . 42.1 電阻的測(cè)試 . . 42.1.1 碳膜電阻 . . 42.1.2 光敏電阻 . 42.2 電容的測(cè)試 . . 52.2

2、.1 陶瓷電容 . . 52.2.2 電解電容 . . 62.3 三極管的測(cè)試 . 72.4 發(fā)光二極管 . . 92.5 555芯片 . . 10第三章 制作與調(diào)試 . . 123.1 雙色閃燈的制作與調(diào)試 . 123.2 光敏百鳴鳥(niǎo)的制作與調(diào)試 . 12第四章 個(gè)人小結(jié) . . 13參考文獻(xiàn) . . 14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, 就可以組成閃與彩燈鏈. 還可以自制成青少年假性近視預(yù)防治療儀: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,LE

3、D2放置在紙筒中間, 單眼從紙筒端向里看, 眼睛注視著燈的閃與, 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 光敏百鳴鳥(niǎo)如果手拿實(shí)驗(yàn)板移動(dòng)，揚(yáng)聲器就會(huì)隨著移動(dòng)時(shí)光照強(qiáng)弱的變化，發(fā)出多邊的鳴叫聲。如果將本電路放置在電視機(jī)屏幕前，則揚(yáng)聲器會(huì)隨著圖像的變化發(fā)出變換無(wú)窮的音色。1.2.1 雙色閃光燈電路及其原理 電路如圖所示. 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(guò)R1、R3對(duì)C1充電，C

4、1兩端電壓逐漸升高，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(guò)R3和555內(nèi)部的放電管放電，當(dāng)C1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 光敏百鳴鳥(niǎo)電路及其原理 電路如圖所示. 本電路可以在不同光照下，發(fā)出忽高忽低，變幻莫測(cè)的鳴叫聲，非常有趣。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

5、小，光照弱時(shí)阻值大。本電路利用這一光敏特性，來(lái)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+RG1C1555輸出的可變頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)R2限流后，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(shù)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(lái)控制電阻器。碳膜電阻器常用符號(hào)RT 作標(biāo)志，R

6、 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 、0.25W 、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(chēng)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(wú)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)，最後一環(huán)與前面

7、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 光敏電阻光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體和光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏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）。原理：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。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，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)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率

8、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)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。主要參數(shù):光敏電阻的主要參數(shù)有：亮電阻，暗電阻，光電特性 光譜特性，頻率特性，溫度特性。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線(xiàn)照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。沒(méi)有極性，純粹是個(gè)電阻器件，使用時(shí)可加直流也可以加交流。2.2 電容的測(cè)試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(pán)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

9、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(lèi)：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。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

10、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(guò)電解質(zhì)液（液態(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。特點(diǎn)：電解電容器特點(diǎn)一：?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大，比其它種類(lèi)的電容大幾十到數(shù)百倍。電解電容器特點(diǎn)二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬(wàn) f 甚至幾f （

11、但不能和雙電層電容比）。電解電容器特點(diǎn)三：價(jià)格比其它種類(lèi)具有壓倒性?xún)?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 1中、小功率三極管的檢測(cè)A已知型號(hào)和管腳排列的三極管，可按下述方法來(lái)判斷其性能好壞(a測(cè)量極間電阻。將萬(wàn)用表置于R100或R1K擋，按照紅、黑表筆的六種不同接法進(jìn)行測(cè)試。其中，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的正向電阻值比較低，其他四種接法測(cè)得的電阻值都很高，約為幾百千歐至無(wú)窮大。但不管是低阻還是高阻，硅材料三極管的極間電阻要比鍺材料三極管的極間電阻大得多。(b三極管的穿透電流ICEO 的數(shù)值近

12、似等于管子的倍數(shù)和集電結(jié)的反向電流ICBO 的乘積。ICBO 隨著環(huán)境溫度的升高而增長(zhǎng)很快，ICBO 的增加必然造成ICEO 的增大。而ICEO 的增大將直接影響管子工作的穩(wěn)定性，所以在使用中應(yīng)盡量選用ICEO 小的管子。通過(guò)用萬(wàn)用表電阻直接測(cè)量三極管e c 極之間的電阻方法，可間接估計(jì)ICEO 的大小，具體方法如下：萬(wàn)用表電阻的量程一般選用R100或R1K擋，對(duì)于PNP 管，黑表管接e 極，紅表筆接c 極，對(duì)于NPN 型三極管，黑表筆接c 極，紅表筆接e 極。要求測(cè)得的電阻越大越好。e c 間的阻值越大，說(shuō)明管子的ICEO 越?。环粗?，所測(cè)阻值越小，說(shuō)明被測(cè)管的ICEO 越大。一般說(shuō)來(lái)，中、

13、小功率硅管、鍺材料低頻管，其阻值應(yīng)分別在幾百千歐、幾十千歐及十幾千歐以上，如果阻值很小或測(cè)試時(shí)萬(wàn)用表指針來(lái)回晃動(dòng)，則表明ICEO 很大，管子的性能不穩(wěn)定。(c測(cè)量放大能力( 。目前有些型號(hào)的萬(wàn)用表具有測(cè)量三極管hFE 的刻度線(xiàn)及其測(cè)試插座，可以很方便地測(cè)量三極管的放大倍數(shù)。先將萬(wàn)用表功能開(kāi)關(guān)撥至 擋，量程開(kāi)關(guān)撥到ADJ 位置，把紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕，使萬(wàn)用表指針指示為零，然后將量程開(kāi)關(guān)撥到hFE 位置，并使兩短接的表筆分開(kāi)，把被測(cè)三極管插入測(cè)試插座，即可從hFE 刻度線(xiàn)上讀出管子的放大倍數(shù)。B檢測(cè)判別電極(a判定基極。用萬(wàn)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

14、電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，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(wàn)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。(b判定集電極c 和發(fā)射極e 。(以PNP 為例 將萬(wàn)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

15、筆所接管腳為發(fā)射極。C判別高頻管與低頻管高頻管的截止頻率大于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。D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(guò)用萬(wàn)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(lái)推斷其工作是否正常，進(jìn)而判斷其好壞。2大功率晶體三極管的檢測(cè)利用萬(wàn)用表檢測(cè)中、小功率三極管的極性、管型及性能的各種方法，對(duì)檢測(cè)大功率三極管來(lái)說(shuō)基本上適用。但是，由于大功率三極管的工作電流比較大，因而其PN 結(jié)的面積也較大。PN 結(jié)較大，其反向飽和電流也必然增大。所以，若像測(cè)量中、

16、小功率三極管極間電阻那樣，使用萬(wàn)用表的R1k擋測(cè)量，必然測(cè)得的電阻值很小，好像極間短路一樣，所以通常使用R10或R1擋檢測(cè)大功率三極管。2.4 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED 。由鎵（Ga ）與砷（AS ）、磷（P ）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。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(xiě)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

17、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。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(xiàn)很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R 可用下式計(jì)算：R （E UF ）IF式中E 為電源電壓，UF 為L(zhǎng)ED 的正向壓降，IF 為L(zhǎng)ED 的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線(xiàn)中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線(xiàn)一樣長(zhǎng)，但管殼

18、上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線(xiàn)是正極。發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示09十個(gè)數(shù)目字。發(fā)光二極管分類(lèi):發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。2.5 555芯片

19、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(chēng)為 555，用 CMOS 工藝制作的稱(chēng)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)

20、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 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 雙色閃燈的制作與調(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(xiàn)。工藝要求 3、安裝元件，檢查無(wú)誤后下焊。工藝要求 4、按圖接線(xiàn)。調(diào)試：當(dāng)自己檢查過(guò)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(méi)有看到兩個(gè)二極管交替閃爍，說(shuō)明出錯(cuò)。自己要回過(guò)頭來(lái)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)到了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。3.2 光敏百鳴鳥(niǎo)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(xiàn)。工藝要求 3、安裝元件，檢查無(wú)誤后下焊。工藝要求 4、按圖接線(xiàn)。調(diào)試：當(dāng)用手或用其他不透光物體遮擋