燈光轉換電路

1、傳感器課程設計報告書傳感器課程設計報告書課題名稱課題名稱 燈光亮度自動轉換電路燈光亮度自動轉換電路姓姓 名名學學 號號 院、系、院、系、部部電氣工程系電氣工程系專專 業(yè)業(yè)電氣工程將及其自動化電氣工程將及其自動化指導教師指導教師楊新霞楊新霞20132013 年年 7 7 月月 3 3 日日20102010級傳感器級傳感器課程設計課程設計 目錄第 1 章設計目的.1第 2 章設計要求.1第 3 章硬件電路設計.13.1 基本原理 .13.2基本原理框圖.23.3 工作原理 .23.4 單元電路設計分析 .23.4.1 概述 .23.4.2器件介紹.3第 4 章仿真.5第 5 章設計總結.6參考文獻

2、.71第 1 章設計目的 當夜晚行車遠光燈打開時，若前方有相對行駛車輛，則駕駛員通常會將遠光變?yōu)榻?，避免對面車輛因受強光照射而無法正確判斷前面路段情況，造成危險的情況。但在傳統方式下，駕駛員手動調光所需延遲時間較長，并且駕駛員因頻繁手動調光容易造成注意力分散，極易因此而引發(fā)交通事故。為了人身的安全以及駕駛員的舒適駕駛，設計構思了一種汽車遠近燈自動控制系統。第 2 章設計要求設計一個汽車燈自動控制開關電路，用光敏傳感器實現自控，能在對面行駛車輛光照時自動切換到近光燈，無光照時又自動切換到遠光燈。(1)利用光敏三極管作為光敏傳感器，555 作為滯后比較器來設計電路。 (2)當光線強時，555 的

3、輸出跳變，當光線暗到一定程度時，555 發(fā)生跳變。第 3 章硬件電路設計3.1基本原理燈光亮度自動調節(jié)電路，它主要是通過光敏二極管的光電耦合作用來控制晶體管集電極電流的大小,即控制電容充電的快慢,也就控制了單結晶體管的導通時刻,即改變電燈兩端的電壓,使燈光亮度得到調節(jié)當光線較強時,光敏二極管的集電極電流減小,電容充電放慢,單結晶管導通時刻后移,控制角增大,電燈兩端電壓減小,則燈光亮度減弱.當光線較弱時,情況相反。 這一電路能根據外界光線的強弱來自動調節(jié)燈光亮度。設計思想就是通過光敏三極管的特性，利用 555 定時器構成的施密特觸發(fā)器來控制繼電器的關斷與閉合，使路燈亮滅。 3.2基本原理框圖基本

4、原理圖如圖 3-1 所示2圖 3-1基本框圖3.3工作原理當被面對行駛車輛的燈光照射時，傳感器接受的信號呈低阻狀態(tài)，單向晶閘管導通,近光燈亮，遠光燈滅；反之，遠光燈亮，近光燈滅。3.4單元電路設計分析3.4.1 概述設計思想就是通過光敏三極管的特性，利用 555 定時器構成的施密特觸發(fā)器來控制繼電器的關斷與閉合，使路燈亮滅。 施密特觸發(fā)器是一種整形電路，它能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。與普通觸發(fā)器相比，它有以下特點： （1）具有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，但沒有記憶作用，輸出狀態(tài)需要相應的輸入電壓來維持。 （2）屬于電平觸發(fā)，能對變化緩慢的輸入信號作出響應，只要輸入信號達到某一額定值

5、，輸出即發(fā)生翻轉。 （3）具有回差特性，電路對從低電平上升和從高電平下降的輸入信號具有不同的閾值電壓，這種回差特性使其具有較強的抗干擾能力。利用 555 定時器構成的施密特觸發(fā)器，當有光時，輸出產生低電平，使 PNP 三極管導通，點亮近光燈；利用 555 定時器構成的施密特觸發(fā)器，當在無光時，輸出產生高電平，使 NPN 三極管導通，遠光燈亮。3光電轉換路就是按照光敏三極管有光或無光時，呈現低阻或高阻狀態(tài)設計的，它采用兩個電阻分壓來實現。電子開關就是利用三極管正偏飽和導通和截止狀態(tài)來設計的。555 定時器是一種將模擬電路與數字電路的功能巧妙結合在一起的多用途單片集成電路。施密特觸發(fā)器是一種整形電

6、路，它能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。與普通觸發(fā)器相比，它有以下特點。具有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，但沒有記憶作用，輸出狀態(tài)需要相應的輸入電壓來維持。屬于電平觸發(fā)，能對變化緩慢的輸入信號作出響應，只要輸入信號達到某一額定值，輸出即發(fā)生翻轉。具有回差特性，電路對從低電平上升和從高電平下降的輸入信號具有不同的閾值電壓，這種回差特性使其具有較強的抗干擾能力。所以用 555 定時器構成施密特觸發(fā)器來做控制電路。3.4.2器件介紹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電流控制，同時也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于

7、溫度補償和附加控制等作用。 光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉換器件，其基本原理是光照到 P-N 結上時，吸收光能并轉變?yōu)殡娔?。當光敏三極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數都工作在這種狀態(tài)。當具有光敏特性的PN 結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于 倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。當具有光敏特性的 PN 結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發(fā)射極，從而在集電極

8、回路中得到一個放大了相當于 倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的 PN 結，兩個 PN 結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP 和 NPN 兩種，如圖從三個區(qū)引出相應的電極，分別為基極 b 發(fā)射極 e 和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的 PN 結叫發(fā)射結，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN 結叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質濃度大，PNP 型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射

9、的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN 型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由4電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是 PN 結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP 型和 NPN 型兩種類型。雖然重點學習了晶體管的放大作用，但是我對晶體管的開關作用更感興趣。半導體就像一個開關，可以通過導通與截止來控制電路。光敏晶體管就是一種重要的衍生物。視覺是人體最重要的感覺，因此，我覺得通過光來控制電路真是太精妙了，而光敏的二極管三極管恰好就完成這個任務。因為光敏三極管由于還具有放大作用，因此應用比二極管更加廣泛。 555 定時

10、器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器是一種將模擬電路與數字電路的功能巧妙結合在一起的多用途單片集成電路。施密特觸發(fā)器是一種整形電路，它能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。與普通觸發(fā)器相比，它有以下特點。具有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，但沒有記憶作用，輸出狀態(tài)需要相應的輸入電壓來維持。屬于電平觸發(fā)，能對變化緩慢的輸入信號作出響應，只要輸入信號達到某一額定值，輸出即發(fā)生翻轉。具有回差特性，電路對從低電平上升和從高電平下降的輸入信號

11、具有不同的閾值電壓，這種回差特性使其具有較強的抗干擾能力。所以用 555 定時器構成施密特觸發(fā)器來做控制電路。555 引腳圖介紹如圖 3-2 所示圖 3-2555 定時器引腳圖51 地 GND 2 觸發(fā) 3 輸出 4 復位 5 控制電壓 6 門限(閾值） 7 放電 8 電源電壓 Vcc第 4 章仿真仿真電路圖如圖 4-1 所示圖 4-1總電路圖當開關閉合時，相當于有光照射。當有光照射的情況下，光敏三極管導通，使觸發(fā)器的輸入端為高電平，輸出低電平，控制指示燈 D2 亮如圖 4-2 所示。6圖 4-2 近光燈亮當開關斷開時，相當于無光照射。當無光照射的情況下，使觸發(fā)器的輸入端為低電平，輸出高電平，

12、遠光燈路燈亮，控制指示燈 D1 亮如圖 4-3 所示。圖 4-3 遠光燈亮第 5 章設計總結7此次的課程設計使我感受最多的還是自己的實踐動手能力不太好，而且對學過的知識的運用還不太熟，學過的東西不知道該怎么應用，不可避免地遇到了不少的問題。但是正是因為這些使我學會了自己去思考怎樣分析問題和解決問題，鍛煉了自己動腦、動手的積極性，同時也是對學過的知識的一種復習和加深，知道了如何運用已學過的知道來解決實際問題，如對路燈控制器的工作原理及工作特點都有了進一步的了解，并對有關的知識有了更進一步的掌握，對它的性能和特點也有了更全面的把握，明白了很多關于它的很多理論和實踐知識，其電路結構簡單，工作性能穩(wěn)定，功能容易實現，其可用常用的電子元器件構成，因此成本較低。在此基礎上也確實存在著一些間題與不足，比如負載的性能穩(wěn)定問題，光敏電阻的敏感性問題，還有聲控電路的聲音感應敏感性問題，電路識別能力導致的誤操作問題但總體上還是比較簡單實用的?？傊?，這次的課程設計讓我學到了很多東西，牢記了很多東西。體會到理論到實踐有很大的距離，從理論到實踐是一次質的跨越，只有把理論運用到實際中，才能體現出知識的作用和價值。參考文獻1胡向東，劉京成，余成波傳感器與檢測技術M機械