1、光電電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報告題 目: 光控路燈控制器 姓 名： 李廣 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級： 132 學(xué) 號： 1886130215 考核等級： 任課老師： 韓新風(fēng) 一 題目要求與方案論證1.1設(shè)計(jì)題題目 設(shè)計(jì)一個可以用光線強(qiáng)弱控制的電路來控制路燈的點(diǎn)亮與熄滅，實(shí)現(xiàn)自動控制的目的。1.2題目要求 利用光照的強(qiáng)度作為路燈的起控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光線較亮?xí)r，自動關(guān)閉，晚上光線較暗時，自動開啟路燈的控制。 了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過相互的比較，確定設(shè)計(jì)方案，并對所用傳感器進(jìn)行選型，同時加以電路的設(shè)計(jì)與分析，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。1.3 方案論證 方案一：目前大多數(shù)的路燈控制采用以時

2、間控制來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際使用中由于冬天和夏天的白天長短不一，因此這種控制方式必然造成在光線充足的情況下，路燈也有時會亮著，從而造成了大量的能源浪費(fèi)，而各種照明燈也都具有一定的使用時限，在光線充足的情況下仍繼續(xù)使用，必然增加每天開啟燈的時間，會縮短燈的使用壽命。方案二：本設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用光敏元件的特性來實(shí)現(xiàn)當(dāng)光照強(qiáng)度足夠進(jìn)自動關(guān)閉路燈，而當(dāng)光照強(qiáng)度不足時，控制繼電器吸合，接通路燈回路的電源，達(dá)到自動開啟路燈的功能。該設(shè)計(jì)運(yùn)用方案二，相對于方案一來說，方案二不僅彌補(bǔ)了資源的浪費(fèi)，同時也增加了燈的使用壽命。該方案利用光照強(qiáng)度為傳感器，目前最為常用且性價比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強(qiáng)時，電阻值較低，而光

3、線較暗時則電阻較大的特點(diǎn)，利用電橋，可將光線信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過電壓比較器等方式，可以有效地完成控制需要。這類設(shè)計(jì)中，只要能將光線信號取出，整個設(shè)計(jì)也便完成了大半，至于控制部分的設(shè)計(jì)，可采用繼電器輸出，這樣就算驅(qū)動較大的路燈負(fù)載，只需再加接觸器便可完成。二 電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2.1 Multisim仿真電路設(shè)計(jì)圖 1、控制路燈熄滅圖2.11 2、控制路燈亮起圖2.222.2 電路設(shè)計(jì)圖2.23 總電路示意圖1、光敏電阻光敏電阻器概述：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量、光的控制和

4、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)110M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）µm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(jì)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(jì)大為簡化。 光敏電阻工作原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成

5、光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體 及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢

6、復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。常用光敏電阻參數(shù)，都是實(shí)驗(yàn)室超級嚴(yán)格環(huán)境下的測試結(jié)果！僅供參考，實(shí)際測值有時候會有偏差！以實(shí)際測值為準(zhǔn)！以下是幾種常用光敏電阻參數(shù)。（僅供參考）規(guī)格型號最大電壓(VDC)最大功耗(mW)環(huán)境溫度（）光譜峰值(nm)亮電阻（10Lux)(K)暗電阻（M）100 10響應(yīng)時間mS照度電阻特性上升下降3系列GL351610050-30+705405-10

7、0.60.530302GL352610050-30+7054010-2010.630303GL3537-110050-30+7054020-3020.630304GL3537-210050-30+7054030-5030.730304GL3547-110050-30+7054050-10050.830306GL3547-210050-30+70540100-200100.9303064系列GL451615050-30+705405-100.60.530302GL452615050-30+7054010-2010.630303GL4537-115050-30+7054020-3020.73030

8、4GL4527-215050-30+7054030-5030.830304GL4548-115050-30+7054050-10050.830306GL4548-215050-30+70540100-200100.9303065系列GL551615090-30+705405-100.50.530302GL5528150100-30+7054010-2010.620303GL5537-1150100-30+7054020-3020.620304GL5537-2150100-30+7054030-5030.720304GL5539150100-30+7054050-10050.8203052、繼電

9、器電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。電磁繼電器原理圖如圖2.24所示：圖2.24 電磁繼電

10、器原理圖幾種常用繼電器參數(shù)如下2.3電路分析 （含電路的實(shí)現(xiàn)過程和各個關(guān)鍵位置處電平變化）1、外界光線充足時，光敏電阻阻值減小，即對應(yīng)的圖2.21中R2阻值減小到1k以下，常閉式繼電器兩端電壓達(dá)到其工作范圍，發(fā)生動作，導(dǎo)致交流電路斷開，路燈熄滅。2、外界光線減弱時，光敏電阻阻值增大，即對應(yīng)的圖2.22中R2阻值增大到1k以上，常閉式繼電器兩端電壓不處于其工作范圍，保持閉合，導(dǎo)致燈泡兩端電壓達(dá)到額定值，路燈亮起。三 總結(jié)與體會通過這學(xué)期對光控路燈控制器的設(shè)計(jì)，我深刻的理解了“學(xué)以致用”這句話。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行”。學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期在光電子技術(shù)剛學(xué)完之際，緊接著來一次電子電路課程設(shè)計(jì)是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。理論聯(lián)系實(shí)際是很重要的，空有理論知識而沒有實(shí)際的動手操作是不會對理論知識有進(jìn)一步的了解的。在設(shè)計(jì)過程中，和老師的悉心指導(dǎo)是分不開的，對于學(xué)生的問題，老師都很耐心的給予細(xì)致的講解。對于電路的設(shè)計(jì)，要積極培養(yǎng)自己的動手能力。在反復(fù)