光控照明電路的設(shè)計

1、陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）論文題目： 光控照明電路的設(shè)計所屬系部： 電 子 工 程 學(xué) 院指導(dǎo)老師： 職 稱： 高 級 講 師 學(xué)生姓名： 班級、學(xué)號: 專 業(yè)： 電 氣 自 動 化 技 術(shù) 年 月 日陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目： 光控照明電路的設(shè)計任務(wù)與要求： 能對周圍的光線做出反應(yīng)，即當(dāng)周圍的光線較弱（以人的感 官為主）時；能自動打開照明裝置，當(dāng)周圍的光線較強時自動 關(guān)閉照明裝置；能控制功率為1000W的照明裝置。 時間： 年 月 日 至 年 月 日 所屬系部： 電 子 工 程 學(xué)院學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電 氣 自 動 化 技 術(shù)指導(dǎo)單位或教

2、研室： 電子技術(shù)教研室指導(dǎo)教師： 職 稱： 年 月 日 摘 要對采用光敏二極管和照明控制繼電器為基本元件組成的照明光控制電路進行了研究。光控照明電路，能根據(jù)光照的強弱自動調(diào)節(jié)燈光的亮暗程度，具有靈敏、低耗、性能穩(wěn)定、使用壽命長、節(jié)能等特點。介紹了其電路組成、工作原理和參數(shù)設(shè)計。關(guān)鍵詞： 光敏二極管、繼電器目錄目 錄41 緒論42 畢業(yè)設(shè)計的題目與要求53 設(shè)計方案71方案一：光控電子開關(guān)72方案二：光敏電阻83方案三：光敏電阻94 電路設(shè)計12結(jié)束語16謝辭17參考文獻181 緒 論 隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，國民對電能的使用日益提高，于此而來的就是電能的浪費。目前國內(nèi)路燈照明光源一般采用高壓鈉

3、燈、高壓汞燈和金屬鹵化物燈。常出現(xiàn)開得早，關(guān)燈晚；或者開燈晚，關(guān)燈早的現(xiàn)象。不僅造成巨大的電能浪費、影響人們的日常生活，而且由于不及時開燈，一些交通事故頻頻發(fā)生，給國民經(jīng)濟帶來一大筆不必要的損失，更是損害了我們的人身安全、財產(chǎn)安全，甚至一些小的街道黑燈瞎火的街道會出現(xiàn)搶劫等犯罪現(xiàn)象，由此小小的路燈引發(fā)的一系列連鎖效應(yīng)導(dǎo)致?lián)p害一個城市的城市形象、影響了社會治安和交通安全，從而影響了城市的投資環(huán)境。總之，隨著城市改造步伐的加快，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)越加的完善，無論是大的國道、高速，還是小的馬路、街道，大大小小的路燈是必不可少的，調(diào)查結(jié)果表明，街道路燈用電情況已經(jīng)大到不容我們忽視的地步，現(xiàn)有的路燈管理方式

4、方法已遠遠不能滿足城市道路發(fā)展與管理的需求，必須依靠現(xiàn)代化的高科技管理手段。為了城市安全起見，我們必須對這些公共路燈做些現(xiàn)代化的管理和規(guī)劃。與此同時，光控照明開關(guān)的發(fā)明與使用就顯得十分重要本文基于光敏電阻的基本原理，設(shè)計了一個基于光控照明開關(guān)的路燈自動控制系統(tǒng)，白天有光照時，路燈熄滅，夜幕降臨時光照較小或者沒光照時，照明等自動打開，實現(xiàn)了路燈的智能控制。3 設(shè)計方案1方案一：光控電子開關(guān) 光控電子開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是靠可控硅的導(dǎo)通和阻斷來實現(xiàn)的，而可控硅的導(dǎo)通和阻斷又是受自然光的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置適合作為街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以

5、節(jié)約用電。 工作原理：電路如上圖所示，220V交流電通過燈泡H及整流全橋后，變成直流脈動電壓，作為正向偏壓，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1K，使三極管V截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)ǎl(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。 安裝與調(diào)試：安裝時，將裝焊好的印

6、制板放入透明塑料盒內(nèi)并固定好，將它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內(nèi)夜間燈光的直接照射。調(diào)試宜傍晚時進行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當(dāng)?shù)牧炼认率键c亮。2方案二：光敏電阻 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些材料在特定波長的光照射下，產(chǎn)生載流子參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。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

7、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）m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。 光敏電阻電路圖3方案三：光敏二極管 光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和

8、電流控制，同時也受光輻射的控制。光敏二極管，超毅電子供應(yīng)。 光敏二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。光敏二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有光照時，攜帶能量的光子進入PN結(jié)后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子-空穴對，稱為光生載流子。它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光

9、電導(dǎo)”。光敏二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載，負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應(yīng)變化。 光敏二極管、光敏三極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光敏二極管和普通二極管一樣具有一個PN結(jié)，不同之處是在光敏二極管的外殼上有一個透明的窗口以接收光線照射，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在電路圖中文字符號一般為VD。光敏三極管除具有光電轉(zhuǎn)換的功能外，還具有放大功能，在電路圖中文字符號一般為VT。光敏三極管因輸入信號為光信號，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個引腳線。同光敏二極管一樣，光敏三極管外殼也有一個透明窗口，以接收光線照射。 檢測光敏二極管，可用萬用表Rx1

10、k電阻檔。當(dāng)沒有光照射在光敏二極管時，它和普通的二極管一樣，具有單向?qū)щ娮饔?。正向電阻?-9k，反向電阻大于5M。如果不知道光敏二極管的正負極，可用測量普通二極管正、負極的辦法來確定，當(dāng)測正向咆阻時，黑表筆接的就是光敏二極管的正極。當(dāng)光敏二極管處在反向連接時，即萬用表紅表筆接光敏二極管正極，黑表筆接光敏二極管負極，此時電阻應(yīng)接近無窮大(無光照射時)，當(dāng)用光照射到光敏二極管上時，萬用表的表針應(yīng)大幅度問右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)光很強時，表針會打到0刻度右邊。當(dāng)測量帶環(huán)極的光敏二極管時，環(huán)極和后極(正極)也相當(dāng)一個光敏二極管，其性能也具有單向?qū)щ娮饔煤鸵姽夂蠓聪螂娮璐蟠笙陆?。區(qū)分環(huán)極和前極的辦法是，在反向連接情

11、況下，讓不太強的光照在光敏二極管上，阻值略小的是前極，阻值略大的是環(huán)極。通過以上三種方案的比較，光敏二極管我認為是最合適的選擇因為他不光有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。圖3.2 發(fā)射部分改進電路 光敏二極管電路圖 4 電路設(shè)計如下圖所示的光控照明電路，其工作原理是：當(dāng)黃昏來臨時，光照度逐漸減弱，光敏電阻RL的阻值逐漸增大，R2前端的電壓隨RL的增大而降低，R2后端的電壓降至IC門限即1/3VDD上下波動，IC的3腳輸出由原來的低電平變?yōu)楦唠娖剑^電器得電，燈亮。隨阻值的增大輸出電壓也逐漸增大。如果此時光照度的波動引起R2后端電壓在1/3VDD

12、上下波動，因不能達到2/3VDD，即IC的上門限，所以IC的3腳輸出保持不變，即使此時偶然光強（如閃電）照射光敏電阻RL（小于1.5秒）引起R2前端電壓突然變高于2/3VDD，因R2前端必須經(jīng)過R2對R3充電，所以R2后端的電壓不能突變，IC的腳輸出仍然保持不變。當(dāng)在太陽光低下時。由于光照比較強，所以的阻值逐漸減小，的前端電壓升至的上門限，即時，的腳輸出由原來的高電平變?yōu)榈碗娖剑^電器失電，燈滅。如果此時的光照度的波動引起的后端電壓在上下波動，因不能達到時，即的下門限，所以的腳輸出保持不變。元件選擇：亮電阻小于歐姆即可，其他元件按圖接線即可。光控照明電路我所制作的電路板是由：電源電壓可以接9-

13、12伏交流直流；繼電器電流上所接的最大電流為7A，但是不能超過5A以保留安全余量；繼電器上的可控電壓可以接0-220V交流或者是0-125伏直流；感光元件我所用的是光敏二極管。5 電路制作與檢測在我焊接電路的時候出現(xiàn)了一系列的問題，由于我所焊接的電路板都是比較小的元件，所以這在焊接技術(shù)上的要求是比較搞的，而且我的電路板也比較小，這下難度更大了。在焊接好后我進行了調(diào)試，可是怎么也調(diào)不出來，最后我把我所焊接的元件又重新焊接了一遍，這次還 差不多，起碼燈亮了，可是不是特別的亮，這次可就不好找毛病了，我利用網(wǎng)絡(luò)來一步一步的找問題，最終找到了問題的所在，原來是有一個元件沒有焊接好，就這么一個小問題找了很

14、長時間。在就是調(diào)節(jié)功率的時候也是一件難事，因為要把功率調(diào)節(jié)到1000w就不是一件簡單的事情，而且還要更具光的強弱程度能自己控制，然后在慢慢的調(diào)節(jié)功率，經(jīng)過多次的調(diào)節(jié)我沒有調(diào)出來，然后我很生氣就扔到一邊不管了。第二天我拿出來繼續(xù)調(diào)節(jié)，經(jīng)過半小時的調(diào)節(jié)我終于調(diào)出來了。 元器件清單序號名稱型號位號值數(shù)量1穩(wěn)壓器L7805CV1支2芯片LM3581支3電阻R2、R4、R5、R65.1K各1支4電阻R1、R3、R71K各1支5光敏二極管LEDD61支6繼電器ZND5V1支7三極管S8050Q11支8電解電容C1470uf1支9電解電容C2100uf1支10電解電容C310uf1支11可調(diào)電阻PHOTO1

15、M1支12二極管WXDHD1、D2、D3、D41N4007各1支13開關(guān)KT3012P/3PJ21支 光控照明實物圖 結(jié) 束 語在寫本論文過程中，我學(xué)到了許多新的知識。通過老師的講解我明白了“光控照明電路”的工作原理。但是由于自己本身專業(yè)知識不扎實，論文在分析成本管理中還存在許多不足之處。請指導(dǎo)老師多多指教。忙忙碌碌一個月，我的畢業(yè)設(shè)計課題也以告一段落。運行時，也基本達到預(yù)期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙，和別的同學(xué)比起來總是有點不太好。畢業(yè)設(shè)計，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想借此機會感謝三

16、年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師*老師，他以一位長輩的風(fēng)范來容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導(dǎo)、講解。在此，特地向他道聲謝謝。大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過，我得到了我想要的東西，我不后悔。”大學(xué)三年，它給我的影響卻不能用時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛辭 謝本學(xué)期論文是在孫黎媚老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文選題到完成論文都浸透了恩師們的大量心血和精力，導(dǎo)師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實精神、忘我的工作作風(fēng)、學(xué)術(shù)上的遠見和生活上的平易近人，時刻激勵著學(xué)生，是學(xué)生畢生學(xué)習(xí)的榜樣。值此論文完成之際，特向?qū)熤乱哉\摯的感激和無盡的敬意！在本文的完成過程中，始終得到電子系領(lǐng)導(dǎo)和教員的熱情幫助和指導(dǎo)。從論文選題