LED調(diào)光電路的設(shè)計()

1、電光源驅(qū)動與控制課程設(shè)計報告目 錄1 選題背景- 2 -1.1 解決問題- 2 -1.2 技術(shù)要求- 2 -2 方案論證- 2 -2.1 可用方案列舉- 3 -2.2可行性分析- 3 -2.3總體方案論述- 3 -3過程論述- 4 -3.1原理分析- 4 -3.1.1 光敏電阻的作用- 4 -3.2元件的選取- 5 -3.2.1 三極管選取- 6 -3.2.2 LED的選取- 6 -3.2.3電阻的選取- 7 -3.3 焊接的方法- 8 -4 器件清單- 10 -5 調(diào)試過程- 10 -5.1 通電前檢查- 10 -6 設(shè)計體會- 11 -參 考 文 獻- 12 -1 選題背景1.1 解決問題

2、目前LED調(diào)光電路在市場上已經(jīng)是一個很成熟的技術(shù)，從學(xué)生生活中的LED照明手電到大型LED照明燈，都涉及到了LED調(diào)光電路，他們或者簡單或者復(fù)雜。今天我們做的設(shè)計目的是用簡單的思路設(shè)計并制作一種可根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)節(jié)LED亮度的智能調(diào)光電路，即通過光敏電阻配合三極管形成兩級放大電路，來選擇實現(xiàn)LED的亮度調(diào)節(jié)。1.2 技術(shù)要求題目：LED智能調(diào)光電路的設(shè)計要求：(1）設(shè)計并制作一種可根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)節(jié)LED亮度的智能調(diào)光電路；（2）選取的LED燈應(yīng)是1W以上的大功率LED；（3）驅(qū)動電源不需自己設(shè)計，設(shè)計的LED智能調(diào)光電路應(yīng)能自動開關(guān)。2 方案論證2.1 可用方案列舉 完成此功能LED亮度

3、調(diào)節(jié)可行方案有2種：第一種使用三極管搭建，和LED組成兩級放大電路，通過控制其集電極電流強度來實現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié)。第二種是利用D/A轉(zhuǎn)換器通過單片機調(diào)節(jié)其數(shù)字量的輸出，從而改變其輸出電流大小來控制LED亮度的調(diào)節(jié)；2.2可行性分析分析上面兩種方案，其總體差別是第一種是通過模擬電路來實現(xiàn)，比較節(jié)約成本，而且設(shè)計思路簡單，而第二種是應(yīng)用單片機來實現(xiàn)對燈光的調(diào)節(jié)的，從成本上考慮這種的成本價比較高，而且第二種由于要用到D/A轉(zhuǎn)換器必要用運放，所以設(shè)計也比較復(fù)雜，并且集成度比較高，還有，那就是第二種實現(xiàn)比較困難，無論是方案設(shè)計還是焊接。由以上分析和自己試驗驗證，最后選擇了第一種方案；2.3總體方案論述

4、用三極管組成的兩級放大電路作為自動調(diào)光驅(qū)動電路的主體，通過光敏電阻來采集外界亮度的變化，再反饋給三極管，從而實現(xiàn)自動調(diào)光；在此題中，我將手動調(diào)光設(shè)計為更為人性化的光控照明電路，可以通過外界光的強度來調(diào)節(jié)。此題我們實際上是通過一種簡單的方案實現(xiàn)這一隨外界光強弱變化而變化的智能調(diào)光燈。 3過程論述3.1原理分析當(dāng)白天有光，尤其是光比較強烈時，光敏電阻比較小，從而Q1基極電壓被拉低而截止，Q2基極電壓升高使Q2截止，LED滅；反之晚上光敏電阻沒有光照時，其阻值增大，Q1基極電壓升高并使其導(dǎo)通，Q2飽和導(dǎo)通，LED發(fā)光。其實上述電路不僅僅可以實現(xiàn)開關(guān)，在實際中也可以實現(xiàn)LED亮度隨環(huán)境里光強變化而與之

5、產(chǎn)生相反的變化。3.1.1 光敏電阻的作用光敏電阻是上圖的核心器件之一，光敏電阻是常見的一種光敏器件，還包括光敏二極管及光敏三極管等，也是光敏器件。它可以用于可見光或紅外光的形式控制報警器、測試儀、自動開關(guān)、繼電器等多種裝置或執(zhí)行機構(gòu)。因此光敏器件在自動化技術(shù)中起著極其重要的作用。光敏電阻是一種利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的光電器件。它具有精度高、體積小、性能穩(wěn)定、價格低等特點，所以被廣泛應(yīng)用在自動化技術(shù)中作為開關(guān)式光電信號傳感元件。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。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都

6、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(fù)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

7、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。3.2元件的選取電子元器件的選擇是非常重要的，它是多學(xué)科的任務(wù)，它通常需要元器件工程師、失效分析人員、可靠性工程師以及工程師來共同完成，選擇電子元器件的最基本原則是應(yīng)制定“電子元器件優(yōu)選目錄”作為設(shè)計師選用、質(zhì)量可靠性管理、采購的依據(jù)。設(shè)計師是應(yīng)嚴(yán)格按電子元器件優(yōu)選目錄清單選用元器件，并對非優(yōu)選電子元器件的使用采取嚴(yán)格的審批和控制措施。所謂“電子元器件優(yōu)選目錄”是根據(jù)不同類型電子設(shè)備的可靠性指標(biāo)和使用環(huán)境的要求，確定該設(shè)備所需電子元器件的質(zhì)量等級，擬制該設(shè)備的電子元器件優(yōu)選清單，再應(yīng)用時根據(jù)產(chǎn)品各研制階段的需要，對電子元器件優(yōu)選目錄實施動

8、態(tài)管理。對電子器件的選取應(yīng)堅持以下幾個方面： (a) 電子元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級等均應(yīng)滿足電子設(shè)備的要求。 (b) 優(yōu)先選用經(jīng)實踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不允許選用淘汰 品種和禁用的元器件。 (c) 最大限度地壓縮元器件的品種、型號、規(guī)格和生產(chǎn)廠家，并進行認(rèn)定，盡量作到定點供應(yīng)。 (d) 未經(jīng)設(shè)計定型的元器件不能在可靠性要求高的電子設(shè)備研制產(chǎn)品中正式使用。 (e) 優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時、價格合理的生產(chǎn)廠家的元器件，產(chǎn)品中關(guān)鍵的 元器件要對元器件生產(chǎn)方進行質(zhì)量認(rèn)定。 (f) 收集相似設(shè)備元器件現(xiàn)場使用的失效率數(shù)據(jù)，優(yōu)先選用高可靠元器件，淘汰失效

9、率高的 元器件，盡量提高裝機元器件的復(fù)用率。 (g) 盡量選用通用件和成熟的元器件。 （h） 在性能價格比相等時，應(yīng)優(yōu)先選用國產(chǎn)元器件。3.2.1 三極管選取半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個電極。二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個電極成為三極管的基極(用字母b表示)。其他的兩個電極成為集電極(用字母c表示)和發(fā)射極(用字母e表示)。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。三極管的種類很多，并且不同型號各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金

10、屬封裝，常見三極管的外觀，有一個箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。 電子制作中常用的三極管有90系列，包括低頻小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP)，低噪聲管9014(NPN)，高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見到3DG6(低頻小功率硅管)、3AX31(低頻小功率鍺管)等，它們的型號也都印在金屬的外殼上。選用晶體管一要符合設(shè)備及電路的要求，二要符合節(jié)約的原則。根據(jù)用途的不同，一般應(yīng)考慮以下幾個因素：工作頻率、集電極電流、耗散

11、功率、電流放大系數(shù)、反向擊穿電壓、穩(wěn)定性及飽和壓降等。這些因素又具有相互制約的關(guān)系，在選管時應(yīng)抓住主要矛盾，兼顧次要因素?；谝陨显颍覀?nèi)龢O管選取8050。3.2.2 LED的選取發(fā)光二極管，也就是LED，是繼油燈、白熾燈和熒光燈之后照明技術(shù)的又一次突破，而藍(lán)色發(fā)光二極管的誕生補齊了光譜，使得白光LED成為可能，最終走入千家萬戶。LED，即Light Emitting Diode的縮寫，翻譯為發(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，與普通二極管一樣是由一個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

12、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。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，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機發(fā)光二極管OLED和無機發(fā)光二極管LED。而我們這次選取的主要依據(jù)就是二極管的電流。3.2.3電阻的選取 正確選有電阻器的阻值和誤差阻值選用：原則是所用電阻器的標(biāo)稱阻值與所需電阻器阻值差值越小越好。誤差選用：時間常數(shù)RC電路所需電阻器的誤差盡量小。一般可選5%以內(nèi).對退耦電路,反饋電路濾波電路負(fù)載電路對誤差要求不太高.可選10%-20%的電阻器。注意電阻器的極限參數(shù)額定電壓：當(dāng)實際電壓超過額定電壓時，即便滿足功率要求，電阻器也會被擊穿

13、損壞。額定功率：所選電阻器的額定功率應(yīng)大于實際承受功率的兩倍以上才能保證電阻器在電路中長期工作的可靠性。 要首選通用型電阻器通用型電阻器種類較多、規(guī)格齊全、生產(chǎn)批量大,且阻值范圍、外觀形狀、體積大小都有挑選的余地，便于采購、維修。根據(jù)電路特點選用高頻電路：分布參數(shù)越小越好,應(yīng)選用金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻等高頻電阻。低頻電路：繞線電阻、碳膜電阻都適用。功率放大電路、偏置電路、取樣電路：電路對穩(wěn)定性要求比較高，應(yīng)選溫度系數(shù)小的電阻器。退耦電路、濾波電路：對阻值變化沒有嚴(yán)格要求，任何類電阻器都適用。根據(jù)電路板大小選用電阻敏感電阻器常識1、熱敏電阻：是一種對溫度極為敏感的電阻器。分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫

14、度系數(shù)電阻器。選用時不僅要注意其額定功率、最大工作電壓、標(biāo)稱阻值,更要注意最高工。作溫度和電阻溫度系數(shù)等參數(shù)，并注意阻值變化方向。2、光敏電阻：硫化鎘等材質(zhì)，阻值隨著光線的強弱而發(fā)生變化的電阻器。分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻。選用時先確定電路的光譜特性。3、壓敏電阻：是對電壓變化很敏感的非線性電阻器。當(dāng)電阻器上的電壓在標(biāo)稱值內(nèi)時，電阻器上的阻值呈無窮大狀態(tài)，當(dāng)電壓略高于標(biāo)稱電壓時，其阻值很快下降，使電阻器處于導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)電壓減小到標(biāo)稱電壓以下時，其阻值又開始增加。壓敏電阻可分為無極性（對稱型）和有極性（非對稱型）壓敏電阻。選用時，壓敏電阻器的標(biāo)稱電壓值應(yīng)是加在壓敏電阻器兩

15、端電壓的2-2.5倍。另需注意壓。敏電阻的溫度系數(shù)1、濕敏電阻：是對濕度變化非常敏感的電阻器，能在各種濕度環(huán)境中使用。它是將濕度轉(zhuǎn)換成電信號的換能器件。選用時應(yīng)根據(jù)不同類型號的不同特點以及濕敏電阻。器的精度、濕度系數(shù)、響應(yīng)速度,濕度量程等進行選用。注：電阻在低頻的時候表現(xiàn)出來的主要特性是電阻特性，但在高頻時，不僅表現(xiàn)出電阻特性，還表現(xiàn)出電抗特性的一面這在無線電方面（射頻電路中尤其重要）。3.3 焊接的方法電阻焊是在焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的工藝方法。電阻焊的種類很多，常用的有點焊、縫焊和對焊三種。 點焊點焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊

16、在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電阻焊方法。點焊主要用于薄板焊接。 點焊的工藝過程： 1、預(yù)壓，保證工件接觸良好。 2、通電，使焊接處形成熔核及塑性環(huán)。 3、斷點鍛壓，使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無縮孔、裂紋的焊點。 縫焊縫焊是將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法。 縫焊主要用于焊接焊縫較為規(guī)則、要求密封的結(jié)構(gòu)，板厚一般在3mm以下。 對焊對焊是使焊件沿整個接觸面焊合的電阻焊方法。 1、電阻對焊 電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅

17、速施加頂鍛力完成焊接的方法， 電阻對焊主要用于截面簡單、直徑或邊長小于20mm和強度要求不太高的焊件。 2、閃光對焊 閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，使其端面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點，在大電流作用下，產(chǎn)生閃光，使端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內(nèi)達到預(yù)定溫度時，斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。 閃光焊的接頭質(zhì)量比電阻焊好，焊縫力學(xué)性能與母材相當(dāng)，而且焊前不需要清理接頭的預(yù)焊表面。閃光對焊常用于重要焊件的焊接。可焊同種金屬，也可焊異種金屬；可焊0.01mm的金屬絲，也可焊20000mm的金屬棒和型材。 電阻焊接的品質(zhì)是由以下4個要素決定的：1.電流，2.通

18、電時間，3.加壓力，4.電阻頂端直徑4 器件清單1個光敏電阻；兩個NPN8050三極管；1個1W發(fā)光二極管；以及電阻，導(dǎo)線等。5 調(diào)試過程為了確保一次性成功，所以這個實驗中我們采用了“整體設(shè)計、分塊焊接、分塊測試”的方法。仿真。使用Proteus軟件進行了仿真，確定了主要設(shè)計思想的正確性，同時也決定了使用的元器件類型。布線。在確定了電路的設(shè)計后，使用了protel布線工具。決定了需要使用的萬用板的大小尺寸，并且設(shè)計了元器件的布局。5.1 通電前檢查在焊接完成后，采用了全面盤查的形式來排除錯誤的產(chǎn)生。并且在連接后通電前檢查了線路的接線情況杜絕了短路跳線混亂的情況。而且在完成了整個電路后進行了線路

19、的重新布局和連接以提高線路工作的穩(wěn)定性和方便了使用。6 設(shè)計體會半個月的課程設(shè)計終于在我和搭檔的努力下成功的告一段落了，回想整個過程中的點點滴滴，每一步每一個過程都讓我感受頗多，領(lǐng)悟也甚多，以下便是我對這次課設(shè)的些許總結(jié)與體會。記得剛拿到課設(shè)題目時，面對四道題目在大腦里的互相“自薦”，我真不知道該選那個。有點茫然，不知道該從哪里開始，當(dāng)看到LED調(diào)光電路設(shè)計時，突然有親近的感覺。經(jīng)過和搭檔的討論及課題上的提示，慢慢的有了頭緒，但到具體問題時，又無從下手。如在原理圖的設(shè)計上，由于只知道器件的引腳功能，而不知其實際應(yīng)用及驅(qū)動方式從而使我們有一段時間里沒了思路，經(jīng)過長時間的查找與分析以及學(xué)長的點撥，我們弄清了各個器件的功能，最終在電路圖的設(shè)計上有了一個具體的輪廓和思路。然而問題總是層出不窮的，比如在接下來的買器件，焊接電路板過程中，又有了新的疑惑，新的問題，但每一次都會在經(jīng)過我們的思考及討論后迎刃而解。設(shè)計一開始無從下手，經(jīng)過到處查閱資料還有老師的幫助下，終于順利展開并得以圓滿完成。我自知這次的設(shè)計多有不足，辛苦付出效果也