光電式電子蠟燭

說明書題目如需pcb圖聯(lián)系qq：136550109添加時請備注摘要光電式電子蠟燭一個模擬真實蠟燭的實驗產(chǎn)品，傳統(tǒng)蠟燭有各種缺陷，對大氣造成污染且容易引起火災(zāi)，光電式電子蠟燭用電路來實現(xiàn)蠟燭的功能，利用火柴來點燃蠟燭，用嘴吹滅蠟燭，實現(xiàn)了無污染，無危害，而且隨時可以開關(guān)，不會造成浪費。電路中利用555定時器、UA741、光敏電阻對電路的控制。關(guān)鍵詞：運算放大器；555定時器；光敏電阻ABSTRACTPhotoelectricelectroniccandleasimulationoftherealcandleintheexperimentalproducts,traditionalcandleshavevariousdefectsandeasytocauseafire,andtheatmosphericpollutioncausedby,photoelectricelectroniccandlecircuittoachieveacandle,usingmatchestolightthiscandle,mouthtoblowoutthecandles,realizethenopollution,noharm,andreadytoswitch,nowaste.Circuitinthecontrolof555timer,UA741,photosensitiveresistance.Keywords:operationalamplifier;555timer;Photosensitiveresistance目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"光電式電子蠟燭的概述 1\o"CurrentDocument"1.1蠟燭的發(fā)展歷史 1\o"CurrentDocument"1.2光電式電子蠟燭 1\o"CurrentDocument"設(shè)計目標及其設(shè)計要求與設(shè)計指標 2\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計目標 2\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計要求和設(shè)計指標 2\o"CurrentDocument"電路組成及其理論分析 3\o"CurrentDocument"電路的組成 3\o"CurrentDocument"3.2理論分析 3\o"CurrentDocument"4.元件選擇 4\o"CurrentDocument"運算放大器 4\o"CurrentDocument"555定時器 7\o"CurrentDocument"4.3熱敏電阻 8\o"CurrentDocument"5.電路圖 10\o"CurrentDocument"5.1電路原理圖 10\o"CurrentDocument"PCB圖 10\o"CurrentDocument"6電路調(diào)試 117.總結(jié) 13\o"CurrentDocument"參考文獻 14\o"CurrentDocument"致謝 15\o"CurrentDocument"附錄A元件清單 16附錄B實物圖 17光電式電子蠟燭的概述1.1蠟燭的發(fā)展歷史1809年6月至7月間，法國化學家米歇爾?歐仁?舍夫勒爾收到一家紡織廠的來信，請他分析、確定他們寄來的一個軟皂樣品的成份。在儀器設(shè)備非常簡單、樸素的學校實驗，他研究了皂化過程中需要使用的各種油脂。經(jīng)過大量實驗，他第一次發(fā)現(xiàn)了這樣的事實：在一切油脂中，不論其來源如何，脂肪酸的含量均占95%，其余的5%則是皂化過程中生成的甘油。通過研究他搞清了皂化過程的本質(zhì)，同時他還有一項重大的發(fā)現(xiàn)：當時用油脂做成的蠟燭，由于里面有甘油，燃燒時火焰帶煙，氣味難聞。若改用硬脂酸做成蠟燭，燃燒時不僅火焰明亮，而且?guī)缀鯖]有黑煙，不污染空氣。舍夫勒爾把他的發(fā)現(xiàn)告訴蓋?呂薩克(JosephLouisGay-Lussac),并建議兩人共同研究如何具體解決這個問題。他們用強堿把油脂皂化，再把得到的肥皂用鹽酸分解，擔取出硬脂酸。這是一種白色物質(zhì)，手摸著有油膩感，用它制成的蠟燭質(zhì)地很軟，價錢更加便宜。1825年，舍夫勒爾和蓋?呂薩克獲得了生產(chǎn)石蠟硬脂蠟燭的專利。石蠟硬脂蠟燭的出現(xiàn)，在人類照明史上開創(chuàng)了一個新時代。后來，有人在北美洲發(fā)現(xiàn)了大油田，于是可從石油中提煉出大量的石蠟，較理想的蠟燭因此在全球得到了普及、推廣。在古代尚未使用電力的情況下，蠟燭的照明作用尤為重要。但在高科技迅猛發(fā)展的今天，人們在日常生活中已經(jīng)一般不再使用蠟燭了，蠟燭則更多的被賦予了感情色彩，例如情侶相約、生日晚餐、對亡靈的悼念、對未來的祈禱等等，特別是在紀念日和喜慶的日子里，人們便會點起蠟燭。另外，蠟燭也常會作為一種物理或化學實驗的用品。1.2光電式電子蠟燭光電式電子蠟燭是一種安全、環(huán)保且方便的電子產(chǎn)品。它克服了傳統(tǒng)蠟燭會造成污染，會發(fā)熱而且不安全的缺點，避免了著火現(xiàn)象的發(fā)生，使用發(fā)光二極管代替了實物蠟燭，可以多次循環(huán)使用。設(shè)計目標及其設(shè)計要求與設(shè)計指標2.1設(shè)計目標設(shè)計一個光電式電子蠟燭;實現(xiàn)火柴或打火機照亮下，發(fā)光二極管發(fā)光,采用吹氣開關(guān)實現(xiàn)發(fā)光二極管停止發(fā)光。設(shè)計要求和設(shè)計指標1、采用光敏管在使用火柴或打火機照亮下使發(fā)光管發(fā)光作為蠟燭；2、通過時基集成電路、繼電器和吹氣開關(guān)實現(xiàn)對發(fā)光管的控制；電路組成及其理論分析3.1電路的組成電路主要包括555定時器組成的控制電路，UA741組成的放大電路，發(fā)光二極管組成的蠟燭。3.2理論分析整個電路由直流穩(wěn)壓電源的+5V插口供電，接通電源后，用打火機向熱敏電阻RT2加熱，其電阻會減少，導致555定時器2號接口的電壓小于1/3VCC,555定時器工作，使發(fā)光二極管發(fā)光，即點亮蠟燭。當要熄滅蠟燭時，向熱敏電阻吹氣，使得運算放大器UA7413號腳的電壓增加，通過運算放大器后，通入555定時器6號腳的電壓大于2/3VCC，使555定時器停止工作，發(fā)光二極管熄滅，即實現(xiàn)了燈的關(guān)閉。開啟電路包括555定時器和一個10k的熱敏電阻，用熱敏電阻控制555定時器的輸入電壓，進而控制電路的開啟。關(guān)閉電路包括一個用于放大電路電壓的UA741型運算放大器和一個10k的熱敏電阻，熱敏電阻兩端的電壓控制UA741的正向輸入端，然后與555定時器的6號腳相連，進而熄滅蠟燭。照明電路，也就是電路中的蠟燭，由5個發(fā)光二極管構(gòu)成，并帶有5個500Q的電阻保護發(fā)光二極管。元件選擇4.1運算放大器741型運算放大器具有廣泛的模擬應(yīng)用。寬范圍的共模電壓和無阻塞功能可用于電壓跟隨器。高增益和寬范圍的工作電壓特點在積分器、加法器和一般反饋應(yīng)用中能使電路具有優(yōu)良性能。此外，它還具有如下特點：無頻率補償要求；短路保護；失調(diào)電壓調(diào)零；大的共模、差模電壓范圍；低功耗。741型運放雙列直插封裝的俯視圖如圖1（a）所示。緊靠缺口（有時也用小圓點標記）下方的管腳編號為1,按逆時針方向，管腳編號依次為2,3,…，8。其中，管腳2為運放反相輸入端，管腳3為同相輸入端，管腳6為輸出端，管腳7為正電源端，管腳4為負電源端，管腳8為空端，管腳1和5為調(diào)零端。通常，在兩個調(diào)零端接一幾十千歐的電位器，其滑動端接負電源，如圖1（b）所示。調(diào)整電位器，可使失調(diào)電壓為零。(1)UA741符號圖1UA741符號運算放大器屬于使用反饋電路進行運算的高放大倍率型放大器，其放大倍率完全由外界組件所控制，透過外接電路或電阻的搭配，即可決定增益（即放大倍率）大小。圖5-1-1為運算放大器于電路中的表示符號，可看出其包含兩個輸入端，其中（+）端為非反相Non-Inverting）端，而（一）端稱為反相（Inverting）端，運算放大器的作動與此二輸入端差值有關(guān)，此差值稱為“差動輸入”。通常放大器的理想增益為無窮大，實際使用時亦往往相當高（可放大至105或106倍），故差動輸入跟增益后輸出比較起來幾乎等于零。

8空腳)⑵UA741管腳圖8空腳)OFFSETN1rf1U8]NC27]VCC4-IN*E36]OUTVcc-045]OFFSETN2圖2UA741管腳圖(管腳說明：1和5為調(diào)零端，2為正向輸出，3為方向輸出，4接地，6為輸出端，7接電源,(3)UA741內(nèi)部原理圖圖3UA741內(nèi)部原理圖I圖3UA741內(nèi)部原理圖I血n(r諂0(4)UA741輸出入電壓關(guān)系圖與一VDC,—旦于2、3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大于輸出端，唯運算放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會大于正電源電壓＋VDC或小于負電源電壓一VDC,輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓+VDC至-VDC之范圍，其值會等于+VDC或一VDC,故一般運算放大器輸出電壓均具UA741運算放大器之基本動作如圖5所示，若在非反相輸入端輸入電壓，會于輸出端得到被放大的同極性輸出；若以相同電壓信號在反相輸入端輸入，則會在輸出端獲得放大相同倍率后但呈逆極性之信號輸出。而當對放大器兩輸入端同時輸入電壓時，則是以非反相輸入端電壓值(VI)減去反相輸入端電壓值(V2),可于輸出端得到(V1-V2)經(jīng)過倍率放大后之輸出。4.2555定時器555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型(TTL)工藝制作的稱為555，用互補金屬氧化物(CMOS)工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器管腳圖圖6555定時器管腳圖(管腳說明：1接地，2為觸發(fā)端，3為輸出端，4為復位端，5為控制電壓，6為門限，7為放電端，8為電源接入端。)&131G坊<?2)555&131G坊<?2)555定時器內(nèi)部框圖9孟:)\圖7555定時器內(nèi)部框圖（3）555定時器工作原理如圖7可看出，555定時器內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個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5腳懸空時，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC/3，A2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器A2的輸出為1，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TR端的電壓大于VCC13，則A1的輸出為1,A2的輸出為0,可將RS觸發(fā)器置0使輸出為低電平。（4）555定時器的功能表表1555定時器功能表輸入輸出Rd'V11V12VoTd狀態(tài)0xx低導通1>々CC>%低導通1%>%不變不變1<^VCC<WCC高截止1V%C高截止4.3熱敏電阻熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。在設(shè)計中，使用兩個熱敏電阻來控制蠟燭的亮和熄滅。（1）熱敏電阻的符號—T/T—圖8熱敏電阻符號2熱敏電阻電阻值的變化熱敏電阻阻值與溫度的變化的關(guān)系式：RT=RNexpB(1/T-1/TN) (1)RT:在溫度T(K)時的NTC熱敏電阻阻值。RN:在額定溫度TN(K)時的NTC熱敏電阻阻值。T:規(guī)定溫度。B:NTC熱敏電阻的材料常數(shù)，即熱敏指數(shù)。exp:以自然數(shù)e為底的指數(shù)(e=2.71828...)。3)熱敏電阻的材料常數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)用B來表示，其計算公式為B=T1T2/(T2-T1)LN(RT1/RT2) (2)RT1:溫度T1(K)時的零功率電阻值。RT2溫度T2(K)時的零功率電阻值。T1、T2:兩個被指定的溫度(K)。5.電路圖5.1電路原理圖*1LE30E12Fn圖9電路原理圖5.2PCB圖在電路原理圖無誤后，便可導出其PCB圖，并進行連線。下：5.電路圖5.1電路原理圖*1LE30E12Fn圖9電路原理圖5.2PCB圖在電路原理圖無誤后，便可導出其PCB圖，并進行連線。下：電路的PCB圖如R1竺05周H]ua741UCC圖10PCB圖6電路調(diào)試nU2U1血心iilUlAjR71(1)電路測試圖如圖11所示:vTEXTaIk-lE/.T：*TEClamiqTEXT-PI1QC<]nU2U1血心iilUlAjR71(1)電路測試圖如圖11所示:vTEXTaIk-lE/.T：*TEClamiqTEXT-PI1QC<]tTEXTaD2D3LEDEEb■:TE￡T=rD1LGQREDR1?:TEXT*1RlU?￡iTaR9CO：i占TEXT4LAAr4l￡TEKT>kJ圖11光電式電子蠟燭測試圖如圖11所示，初始狀態(tài)為與555定時器2號腿相連的電路中，開關(guān)打到R4,即電路下半部分電阻為10kQ；而與運算放大器正向輸入端相連的電路中，開關(guān)打到1OkQ，即上半部分電路電阻為10kQ。當要點燃蠟燭，則將右邊開關(guān)打到R7,即輸入電阻為lkQ，測試圖如圖12所示。UA7-Q1?：TEXTaUA7-Q1?：TEXTa圖12蠟燭點燃測試圖如圖12所示：555定時器2號腿輸入電壓U1為2.63V,而VCC為9V,則U1V1/3VCC,所以蠟燭被點燃。而6號腿輸入電壓U2為1.48,U2v2/3VCC。⑶要熄滅蠟燭時，將開關(guān)打到R6，測試圖如圖13所示。

圖13熄滅蠟燭測試圖如圖13所示，當把開關(guān)打到R6后，U2為6.36V,經(jīng)過運算放大器放大后,U2變?yōu)?.01V，則U2>2/3VCC,所以蠟燭熄滅。U2的變化可以求出運算放大器UA741的放大倍數(shù)