1、河北科技大學課程設(shè)計報告學生姓名 學 號： 專業(yè)班級： 課程名稱： 傳感器原理及應(yīng)用 指導教師： 學年學期： 2 013 2 014 學年第 1 學期 2 0 13 年 12 月課程設(shè)計成績評定表學生姓名學 號成績專業(yè)班級電信113起止時間2013.12.30-2014.1.3設(shè)計題目光敏電阻控制三極管的通斷指導教師評語指導教師： 年 月 日目錄一、光電傳感器的簡介二、課程設(shè)計的目的三、本設(shè)計的原理四、相關(guān)元器件的說明和介紹五、設(shè)計電路的實物圖六、實際調(diào)試過程七、心得與體會一、光電傳感器的簡介光電式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)化成光信號的變化，再通過光電器件把光信號的變化轉(zhuǎn)化成電信號的一種傳感器。

2、它一般由光源、光學通路、光電器件三部分組成。被測量作用于光源或者光學通路，從而引起光量的變化。光電效應(yīng)：在光線的作用下，金屬內(nèi)的電子逸出金屬表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的器件有光電管和光電倍增管。在光線作用下，物質(zhì)電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的器件有光敏電阻，光導管。光電管： 光敏電阻 光敏電阻又稱光導管，是一種均質(zhì)半導體光電元件。它具有靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬、體積小、重量輕、機械強度高、耐沖擊、耐振動、抗過載能力強和壽命長等特點。光敏電阻器是利用 HYPERLINK /view/19928.htm t _blank 半導體的 HYPERLINK

3、/view/14336.htm t _blank 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 HYPERLINK /view/50720.htm t _blank 半導體材料制成的。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 HYPERLINK /view/19469.htm t _blank 歐姆。光敏電阻器對光的

4、敏感性（即光譜特性）與人眼對 HYPERLINK /view/68621.htm t _blank 可見光（0.40.76）UM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。二、課程設(shè)計的目的1、掌握傳感器的使用方法和設(shè)計要點的基本技能，加深對“傳感器原理及檢測技術(shù)”理論知識的理解，為從事儀器系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計打下基礎(chǔ)。2、鍛煉自主獨立完成課程設(shè)計的能力，培養(yǎng)積極動手創(chuàng)新的精神。3、通過課程設(shè)計提高我們的動手實踐能力，為我們以后更好的學習傳感器和其他的相關(guān)知識奠定基礎(chǔ)，使我們更好的適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求。4、隨著科學技術(shù)的發(fā)展，許多高端技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了自動檢測與控制。同時傳感器的應(yīng)用也逐漸增多

5、，遍及人們生活的各個方面，給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的方便。5、本設(shè)計選用光敏傳感器，對特殊場合的光照強度進行檢測與報警。主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚、城市照明等對光照強度有要求的場合。三、本設(shè)計的原理本設(shè)計應(yīng)用了光敏傳感器，采用的是光敏電阻?？紤]到發(fā)光二極管，在其輸出端接上限流電阻，以防發(fā)光二極管被燒壞。通過光照強度的變化來控制發(fā)光二極管的亮滅，原理比較簡單，且電路圖并不是很復(fù)雜，可實現(xiàn)性比較高。本電路利用光敏電阻受光照阻值發(fā)生變化的特性，控制三極管的通斷及LED的亮滅。當光敏電阻受光照時，其阻值變小，三極管到導通，LED亮；當光敏二極管不受光照時，其阻值又恢復(fù)到在黑暗環(huán)境下的阻值，即阻值變大，三極管

6、由導通變?yōu)榻刂?，LED滅。四、相關(guān)元器件的說明和介紹1、光敏電阻 光敏電阻又稱光導管，是一種均質(zhì)半導體光電元件。它具有靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬、體積小、重量輕、機械強度高、耐沖擊、耐振動、抗過載能力強和壽命長等特點。 2 、光敏電阻的原理和結(jié)構(gòu) 光敏電阻受到光照時，由于內(nèi)光電效應(yīng)，因而其導電性能增強而電阻R0值下降，所以流過負載電阻RL的電流及其兩端電壓會發(fā)生變化。一般而言，光線越強，電流越大。當光照停止時，光電效應(yīng)會立即消失，電阻又恢復(fù)原值。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的 HYPERLINK /view/710222.htm t _blank 光能。當它受到光的照射時，半導體

7、片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的 HYPERLINK /view/609350.htm t _blank 電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金形成的。 3、主要參數(shù)與特性（1） HYPERLINK /view/2397653.htm t _blank 光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮 HYPERLINK /view/3571.htm t _blank 電阻，常用“10

8、0LX”表示。（2） HYPERLINK /view/412806.htm t _blank 暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。（3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。（4）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的 HYPERLINK /view/1520474.htm t _blank 電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強

9、度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。（5） HYPERLINK /view/1823356.htm t _blank 伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏 HYPERLINK /view/481400.htm t _blank 器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。光敏電阻器主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標燈、路燈和其他 HYPERLINK /view/3842448.htm t _blank 照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械

10、上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機 HYPERLINK /view/3842539.htm t _blank 自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。檢測光敏電阻的電路：4、發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）是一種由磷化鎵（gap）等半導體材料制成的、能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當其內(nèi)部有一定電流通過時，它就會發(fā)光。發(fā)光二極管的應(yīng)用電路：5、電阻色環(huán)的識別色環(huán)電阻用四道色環(huán)或者五道色環(huán)來表示電阻值。首先，先找標志誤差的色環(huán)，從而排定色環(huán)順序。最常用的表示電阻誤差的顏色是：金、銀、棕，尤其是金環(huán)和銀環(huán)，一般絕少用做電阻色環(huán)的第一環(huán)，所以在電阻上

11、只要有金環(huán)和銀環(huán)，就可以基本認定這是色環(huán)電阻的最末一環(huán)。 四色環(huán)電阻： 第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)是個位數(shù)，第三色環(huán)是應(yīng)乘顏色次冪顏色次，第四色環(huán)是誤差率 五色環(huán)電阻： 第一色環(huán)是百位數(shù)，第二色環(huán)是十位數(shù)，第三色環(huán)是個位數(shù)，第四色環(huán)是應(yīng)乘顏色次冪顏色次，第五色環(huán)是誤差率。棕1，紅2，橙3，黃4，綠5，藍6，紫7，灰8，白9，黑0。6、三極管 晶體三極管的種類： 晶體三極管按結(jié)構(gòu)分，有點接觸型和面接觸型。按工作頻率分有高頻三極管和低頻三極管、開關(guān)管。按功率大小可分為大功率、中功率、小功率三極管。從封裝形式分有金屬封裝和塑料封裝等形式。由于三極管的品種多，在每類當中又有若干具體型號，因此在使用時務(wù)

12、必分清，不能 疏忽，否則將損壞三極管。三極管有兩個 PN 結(jié)，三個電極（發(fā)射極、基極、集電極 ）。有NPN和PNP兩種。 三極管的輸出特性曲線： 三極管的封裝：三極管9013參數(shù)：最大耗散功率(PCM)：0.625W最大集電極電流(ICM)：0.5A集電極-發(fā)射極擊穿電壓(VCEO)：25V集電極-基極擊穿電壓(VCBO)：45V發(fā)射極-基極擊穿電壓(VEBO)：5V集電極-發(fā)射極飽和壓降(VCE)：0.6V三極管引腳判別方式：對于NPN型的三極管：紅黑表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細觀察，總會有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時電流的流向一定是：黑表筆c極

13、b極e極紅表筆，電流流向正好與三極管符號中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。對于PNP型的三極管：道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆e極b極c極紅表筆，其電流流向也與三極管符號中的箭頭方向一致，所以此時黑表筆所接的一定是發(fā)射極e，紅表筆所接的一定是集電極c。五、設(shè)計電路的實物圖六、實際調(diào)試過程1、基本調(diào)試：在計算相關(guān)參數(shù)過程中，需先用萬用表測量光敏電阻在有光照和無光照的情況下的電阻值，然后根據(jù)測得的電阻值去選擇要用的分壓電阻，以保證其能起到分壓的作用。2、檢查光敏電阻是否正常。將萬用表至于測電阻的檔位（本人使用的光敏電阻電

14、阻大概在兆十千歐級），分別測量在有光照和無光照時光敏電阻的電阻。若電阻為0或是無窮大，則說明此光敏電阻損壞。七、心得與體會第一次自己完全親手去做某件東西，感覺很興奮。雖然做得比較簡單，但是還是很慶幸自己能過獨立完成這個任務(wù)。課程設(shè)計的確做過不少，但是很多都只是按規(guī)定的步驟去做。老師把規(guī)矩訂的死死的，很少有自由發(fā)揮的余地。但是這次不同，我們可以自己選擇要做得電路。剛聽傳感器老師說這個課程設(shè)計時感覺真的有難度。從選擇電路到制作完成，每一步都由我們自己來完成。這個聽起來的確是有那么一點兒恐怖。但是對每一個人來說又是一種嘗試，一種可以說是前所未有的挑戰(zhàn)。首先開始去圖書館找相關(guān)資料，同時也上網(wǎng)搜了很多資料。結(jié)果是相關(guān)的電路圖并不少，可是很多都是用集成芯片去控制的，許多元器件根本不知道是什么東西。很多電路看起來并不是很難，用的元器件也不是很多。首先找了幾個比較實用的電路，分析電路的可行性。由于這次課程設(shè)計沒有專用的電路板，元器件之間的連接只能用導線。所以這次我選擇的電路連線并不是很復(fù)雜。選定電路之后，就找時間去買東西。雖然理論知識學的不少，但是碰到實際元器件還是認不清楚?？促u家講的條條有理，真是有點愧對自己的大學。居然連自己專業(yè)的元器件都分不清楚?？磥硪院髮W習的時候一定