光控路燈控制器

1、光電電路設(shè)計與應(yīng)用課程設(shè)計報告題目：光控路燈控制器姓名：李廣專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班 級：132學(xué) 號：1886130215考核等級：題目要求與方案論證1.1 設(shè)計題題目設(shè)計一個可以用光線強弱控制的電路來控制路燈的點亮與熄滅，實現(xiàn)自動控制的目 的。1.2 題目要求? 利用光照的強度作為路燈的起控點，實現(xiàn)光線較亮?xí)r，自動關(guān)閉，晚上光線較暗 時，自動開啟路燈的控制。? 了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點，通過相互的比較，確定設(shè)計方 案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設(shè)計與分析，完成設(shè)計任務(wù)。1.3 方案論證方案一：目前大多數(shù)的路燈控制采用以時間控制來實現(xiàn)，實際使用中由于冬天 和夏天的

2、白天長短不一，因此這種控制方式必然造成在光線充足的情況下，路燈也 有時會亮著， 從而造成了大量的能源浪費， 而各種照明燈也都具有一定的使用時限， 在光線充足的情況下仍繼續(xù)使用，必然增加每天開啟燈的時間，會縮短燈的使用壽 命。方案二：本設(shè)計主要是運用光敏元件的特性來實現(xiàn)當(dāng)光照強度足夠進自動關(guān)閉 路燈，而當(dāng)光照強度不足時，控制繼電器吸合，接通路燈回路的電源，達(dá)到自動開 啟路燈的功能。該設(shè)計運用方案二，相對于方案一來說，方案二不僅彌補了資源的浪費，同 時也增加了燈的使用壽命。該方案利用光照強度為傳感器，目前最為常用且性價比 較高的就是光敏電阻，利用其光線較強時，電阻值較低，而光線較暗時則電阻較大 的

3、特點，利用電橋，可將光線信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過電壓比較器等方式，可以 有效地完成控制需要。這類設(shè)計中，只要能將光線信號取出，整個設(shè)計也便完成了 大半，至于控制部分的設(shè)計，可采用繼電器輸出，這樣就算驅(qū)動較大的路燈負(fù)載， 只需再加接觸器便可完成。二 電子線路設(shè)計與實現(xiàn)2.1 Multisim 仿真電路設(shè)計圖1、控制路燈熄滅XHM16120V 260WEMR021B24BkD Key*A 0%_LV2二11&Q2 Key-A 40%圖 2.112、控制路燈亮起220Vrms 50 Hz_JLV2-5Vxmmi1120V 250WR1EMR021B245kD Key=A 75%-4-2.2電

4、路設(shè)計7圖 2.22118Q KeyA 40%220V圖2.23總電路示意圖1、光敏電阻光敏電阻器概述：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 隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的 變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光 敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它 的阻值（暗阻）可達(dá) 110M歐，在強光條件（100LX ）下，它阻值（亮阻）僅有 幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76

5、 ） g的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光， 都會引起它的阻值變化。 設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè) 計大為簡化。光敏電阻工作原理：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，它的電阻值很高，當(dāng) 受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材

6、料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種 由光照產(chǎn)生的電子一空穴對了半導(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，阻值愈低。入射光消失后，由光子激 發(fā)產(chǎn)生的電子一空穴對將復(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，受到波長的光線照射時，電流就 會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻 器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(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。常用光敏電阻參數(shù)，都是實驗室超級嚴(yán)格環(huán)境下的測試結(jié)果

7、！僅供參考，實際測值 有時候會有偏差！以實際測值為準(zhǔn)！以下是幾種常用光敏電阻參數(shù)。(僅供參考)規(guī)格型號最大 電壓(VDC)最大功耗(mW)環(huán)境溫度C)光譜峰值(nm)亮電阻(10Lux)(K Q)暗電阻(MQ)100丫 10響應(yīng)時間mS照度電阻特性上升下 降3系列GL351610050-30+705405-100.60.530302GL352610050-30+7054010-2010.630303GL3537-110050-30+7054020-3020.630304GL3537-210050-30+7054030-5030.730304GL3547-110050-30+7054050-10

8、050.830306GL3547-2 10050-30+70540100-200100.9303064系列GL451615050-30+705405-100.60.530302GL452615050-30+7054010-2010.630303GL4537-115050-30+7054020-3020.730304GL4527-215050-30+7054030-5030.830304GL4548-115050-30+7054050-10050.830306GL4548-2 15050-30+70540100-200100.9303065系列GL551615090-30+705405-100.

9、50.530302GL5528150100-30+7054010-2010.620303GL5537-1150100-30+7054020-3020.620304GL5537-2150100-30+7054030-5030.720304GL5539150100-30+7054050-10050.8203052、繼電器電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端 加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電 磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點 （常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在

10、彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）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。對于繼電器的“常開、常閉”觸 點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸 點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。電磁繼電器原理圖如圖2.24所示:掘壓電探電動機電SS鐵詁壓電獄工作電齬控制電路銜跌電磁堰電器 鮭點圖2.24電磁繼電器原理圖幾種常用繼電器參數(shù)如下LY2NJLYCTMOTAfi'4NJ<1型懶 10A謹(jǐn)帥器10A悝猊器5A悝鈾器3A10AJ10VAC10A 24T)CI0AJ1QVAC10A.24VDC512

11、20VAC蟲囚VDC3A.220VAC亂 24VDC離觸 儲導(dǎo)嫡7.5A.110VAC5A；4VDC7.5AJ1OVAC恥24VDC24220VACMVDCO.SA;22OVAC1.5A,24TC接點電腸大值250VAC125VDC25OVAC125VTJC250VAC125VDC250VAC125VDC接點端馱值10A10A5A3AAC6:12；4530:100；110;11042 0；0&20220.''240V DC6J124A100-110VAC6;12;243：100'110；00.;22QVK6.1W1WU0VAC甸第地m地皿12 good地 22M

12、卿rc6.12X48.lMWAC6:12:24:50:100110:110.42(W'22 他OVDC E12M4U0M1WAC 24V-51SmAAC 24V-916mAAC 24V-51MAC ?4V3.泌i£ 220V-一-iMK 220V13, lMAC 220VJ 8nAAC 220ViMDC 24V36.DC 24V69nADC 24V36< 5mADC 24V56. WPTO4EPYFOSAEmi4A-E桶尺寸舷詁1044222.3 電路分析 （含電路的實現(xiàn)過程和各個關(guān)鍵位置處電平變化）1、外界光線充足時，光敏電阻阻值減小，即對應(yīng)的圖 2.21 中 R2

13、阻值減小到 1kQ以下，常閉式繼電器兩端電壓達(dá)到其工作范圍，發(fā)生動作，導(dǎo)致交流電路斷開， 路燈熄滅。2、外界光線減弱時，光敏電阻阻值增大，即對應(yīng)的圖 2.22中R2阻值增大到1kQ以上，常閉式繼電器兩端電壓不處于其工作范圍，保持閉合，導(dǎo)致燈泡兩端電壓 達(dá)到額定值，路燈亮起。三 總結(jié)與體會通過這學(xué)期對光控路燈控制器的設(shè)計，我深刻的理解了“學(xué)以致用”這句話。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行” 。學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知， 而不去實踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期在光電子技術(shù)剛學(xué)完之際，緊接著來一 次電子電路課程設(shè)計是很及時、 很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職， 而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。理論聯(lián)系實際是很重要的，空有理論知識而 沒有實際的動手操作是不會對理論知識有進一步的了解的。在設(shè)計過程中，和老師 的悉心指導(dǎo)是分不開的，對于學(xué)生的問題，老師都