光控照明電路的設(shè)計(jì)說明

1、陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目：光控照明電路的設(shè)計(jì)所屬系部：電子工程學(xué)院指導(dǎo)老師：職 稱：高級(jí)講師學(xué)生姓名：班級(jí)、學(xué)號(hào)專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù)月 日陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目：光控照明電路的設(shè)計(jì) 任務(wù)與要求:能對(duì)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(shí)；能自動(dòng)打開照明裝置，當(dāng)周圍的光線較強(qiáng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉照明裝置；能控制功率為1000W的照明裝置。時(shí)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(hào)：專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)指導(dǎo)單位或教研室：電子技術(shù)教研室指導(dǎo)教師：職稱：對(duì)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(jìn)行了研

2、 究。光控照明電路，能根據(jù)光照的強(qiáng)弱自動(dòng)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(zhǎng)、節(jié)能等特點(diǎn)。介紹了其電路組成、工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì),關(guān)鍵詞：光敏二極管、繼電器4錯(cuò)誤！未定義書66目錄1 緒論2畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目與要求簽。3 設(shè)計(jì)方案1方案一：光控電子開關(guān)2方案二：光敏電阻 73方案三：光敏電阻 74電路設(shè)計(jì) 9結(jié)束語(yǔ) 13謝辭 15錯(cuò)誤參考文獻(xiàn)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)民對(duì)電能的使用日益提高，于此而來(lái)的就是電能的 浪費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)路燈照明光源一般采用高壓鈉燈、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(fèi)、影響人們 的日常生活，而且

3、由于不及時(shí)開燈，一些交通事故頻頻發(fā)生，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)一大筆 不必要的損失，更是損害了我們的人身安全、財(cái)產(chǎn)安全，甚至一些小的街道黑燈瞎火 的街道會(huì)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(gè) 城市的城市形象、影響了社會(huì)治安和交通安全，從而影響了城市的投資環(huán)境?？傊?， 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(wú)論是大的國(guó)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)有的路燈管理方式方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)這些

4、公共路燈做些現(xiàn)代化的管理和規(guī)劃。與此同時(shí)，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(jì)了一個(gè)基于光控照明開關(guān)的路燈 自動(dòng)控制系統(tǒng)，白天有光照時(shí)，路燈熄滅，夜幕降臨時(shí)光照較小或者沒光照時(shí)，照明 等自動(dòng)打開，實(shí)現(xiàn)了路燈的智能控制。3設(shè)計(jì)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(lái)實(shí)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(chǎng)所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。IO1loov unwR17人102nVS MCR1U0-6 1N40D7LR2J470kQ

5、Q1?DWfNC四5耳LED1Ky=A 50，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(dòng)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(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)底阻狀態(tài)0 1KQ,使三極管 V截止，其發(fā)射極無(wú)電流輸出，單向可控 硅VS因無(wú)觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過燈泡H的電流0 2.2mA,燈?fi H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管 DWfi三極管V偏壓不超過6.8V,對(duì)三極管起保護(hù)作用。夜晚，亮度 小于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100KQ,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

6、或傍晚實(shí)現(xiàn)開關(guān) 轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。安裝與調(diào)試：安裝時(shí)，將裝焊好的印制板放入透明塑料盒內(nèi)并固定好，將它與受3米以內(nèi)夜間控電燈H串聯(lián)，并讓它正對(duì)著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免燈光的直接照射。調(diào)試官傍晚時(shí)進(jìn)行，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈 H在適當(dāng)?shù)牧?度下始點(diǎn)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、硫化鉛和硫化鈿等材料。這些材料在特定波長(zhǎng)的光照射下，產(chǎn)生載流子參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng) 的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，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(qiáng)弱而改變

7、的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)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(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)170M歐，在強(qiáng)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(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.40.76 ） m m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，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(jì)大為簡(jiǎn)化。光敏電阻電路圖3方案三：光敏二極管光

8、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(shí)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(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個(gè) 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(shí)，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入 PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子， 使部分電子掙脫共價(jià)鍵， 從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，稱為光生載流子。 它們?cè)?/p>

9、反向電壓 作用下參加漂移運(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種 特性稱為“光電導(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(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)，而且這個(gè)電信號(hào)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(gè) PNg,不同之處是在光敏二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口以接 收光線照射，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在電路圖中文字符號(hào)一般為VQ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(hào)一般為VT。光敏三極管因輸入信號(hào)為光信號(hào)，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線

10、。同光敏二極管一樣，光敏 三極管外殼也有一個(gè)透明窗口，以接收光線照射。檢測(cè)光敏二極管，可用萬(wàn)用表Rx1k電阻檔。當(dāng)沒有光照射在光敏二極管時(shí)，它和 普通的二極管一樣，具有單向?qū)щ娮饔?。正向電阻?8-9kQ,反向電阻大于 5MQ。如 果不知道光敏二極管的正負(fù)極，可用測(cè)量普通二極管正、負(fù)極的辦法來(lái)確定，當(dāng)測(cè)正 向咆阻時(shí)，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(shí)，即萬(wàn) 用表紅表筆接光敏二極管正極，黑表筆接光敏二極管負(fù)極， 此時(shí)電阻應(yīng)接近無(wú)窮大（無(wú)光照射時(shí)），當(dāng)用光照射到光敏二極管上時(shí)，萬(wàn)用表的表針應(yīng)大幅度問右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)先很強(qiáng)時(shí)，表針會(huì)打到 0刻度右邊。當(dāng)測(cè)量帶環(huán)極的光敏二極管時(shí)，環(huán)極

11、和后極（正極）也相當(dāng)一個(gè)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，在反向連接情況下，讓不太強(qiáng)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(rèn)為是最合適的選擇因?yàn)樗还庥须娏?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(shí)也受光輻射的控 制。光敏二極管電路圖4 電路設(shè)計(jì)如下圖所示的光控照明電路，其工作原理是：當(dāng)黃昏來(lái)臨時(shí)，光照度逐漸減弱，光敏電阻RU勺阻值逐漸增大，R2前端的電壓隨RU勺增大而降低，R2t端的電壓降至IC 門限即1/3VDD上下波動(dòng)，IC的3腳輸出由原來(lái)的低電平變?yōu)楦唠娖?/p>

12、， 繼電器得電，燈亮。隨阻值的增大輸出電壓也逐漸增大。如果此時(shí)光照度的波動(dòng)引起R斫端電壓在1/3VDD上下波動(dòng)，因不能達(dá)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(shí) 偶然光強(qiáng)（如閃電）照射光敏電阻RL（小于1.5秒）弓I起R21端電壓突然變高于2/3VDD, 因R21端必須經(jīng)過R2XtR皖電，所以R2后端的電壓不能突變，IC的3腳輸出仍然保持 不變。當(dāng)在太陽(yáng)光低下時(shí)。由于光照比較強(qiáng)，所以RL的阻值逐漸減小，R2的前端 電壓升至IC的上門限，即2/3VDD時(shí)，I C的3腳輸出由原來(lái)的高電平變?yōu)榈?電平，繼電器失電，燈滅。如果此時(shí)的光照度的波動(dòng)引起R2的后端電壓在2/3VD

13、D上下波動(dòng)，因不能達(dá)到1/3 VDD時(shí)，即IC的下門限，所以IC的3腳輸出保持不變。元件選擇：RL亮電阻小于3 K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9-12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(cè)在我焊接電路的時(shí)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(jìn)行了調(diào)試，可是怎么也調(diào)不出來(lái)，最后我把我

14、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(lái)一步一步的找問題，最終找到了問題的所在，原來(lái)是有一個(gè)元件沒有焊接好，就這么一個(gè)小問題找了很長(zhǎng)時(shí)間在就是調(diào)節(jié)功率的時(shí)候也是一件難事，因?yàn)橐压β收{(diào)節(jié)到1000W就不是一件簡(jiǎn)單的事情，而且還要更具光的強(qiáng)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(lái)， 然后我很生氣就扔到一邊不管了。第二天我拿出來(lái)繼續(xù)調(diào)節(jié)，經(jīng)過半小時(shí)的調(diào)節(jié)我終于調(diào)出來(lái)了。元器件清單廳P名稱型號(hào)位號(hào)值數(shù)量1穩(wěn)壓器L7805CV1支2芯片LM3581支3電阻R2、R4 R5R65.1K各1支4電阻R1、R

15、3 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電角單電容C1470uf1支9電角單電容C2100uf1支10電角單電容C310uf1支11可調(diào)電阻PHOTO1M1支12二極管WXDHD1、D2、D&D41N4007各1支13開關(guān)KT3012P/3PJ21支光控照明實(shí)物圖結(jié)束語(yǔ)在寫本論文過程中，我學(xué)到了許多新的知識(shí)。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(shí)不扎實(shí)，論文在分析成本管理中還 存在許多不足之處。請(qǐng)指導(dǎo)老師多多指教。忙忙碌碌一個(gè)月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也以告一段落。運(yùn)行時(shí)，也基本達(dá)到預(yù)期的 效果，虛榮的成就

16、感在沒人的時(shí)候也總會(huì)冒上心頭。但由于能力和時(shí)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(lái)總是有點(diǎn) 不太好。畢業(yè)設(shè)計(jì)，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想借此機(jī)會(huì)感謝三年以來(lái) 給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財(cái)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(zhǎng)輩的風(fēng)范來(lái)容諒我的無(wú)知和沖動(dòng)，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(wú)悔地說：“我曾經(jīng)來(lái)過，我得到了我想要的東西，我不后悔?！贝髮W(xué)三年，它給我的影響卻不能用時(shí)間來(lái)衡量，這三年以來(lái)， 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(gè)起點(diǎn)，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(lái)總會(huì)是絢爛繽紛本學(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(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實(shí)精神、忘我的 工作作風(fēng)、學(xué)術(shù)上的遠(yuǎn)見和生活上的平易近人，時(shí)刻激勵(lì)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\(chéng)摯的感激和無(wú)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