光敏二極管控制電路課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、摘要……………………………………………………………………2</p><p>　　2、引言……………………………………………………………………3</p><p>　　3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求………………………………………………………3</p><p>　　4、原

2、理介紹………………………………………………………………3</p><p>　　5電路設(shè)計(jì)及分析………………………………………………………6</p><p>　　5.1電路元器件介紹…………………………………………………………………6</p><p>　　5.2設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………………7</p><p>

3、　　6電路的安裝及調(diào)試……………………………………………………8</p><p>　　6.1電路的安裝及調(diào)試………………………………………………………………8</p><p>　　6.2安裝調(diào)試過(guò)程中所遇問(wèn)題及解決方法…………………………………………9</p><p>　　7、總結(jié)…………………………………………………………………9</p><p

4、><b>　　8、參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　1、摘要：</b></p><p>　　時(shí)代的發(fā)展必將伴隨著科技的進(jìn)步，在這個(gè)日益發(fā)展的社會(huì)，能源問(wèn)題日益凸顯！不管是日常生活還是科研中，節(jié)能與方便快捷日益受到人們的重視！光敏傳感器是一類可根據(jù)光照的強(qiáng)弱導(dǎo)通或者截止的電子元件，它的產(chǎn)生與廣泛應(yīng)用為我們解決這一類難題找到了

5、途徑！</p><p>　　目前，很多城市路燈控制系統(tǒng)多數(shù)處于人工管理的狀態(tài)，使路燈管理和維護(hù)的成本加大。智能化的控制電路為這一問(wèn)題找到了解決途徑。光控路燈系統(tǒng)不僅可以給行人帶來(lái)更大的方便，還不需要人工進(jìn)行過(guò)多的操控，能夠自動(dòng)的切換路燈的開關(guān)狀態(tài)，體現(xiàn)了現(xiàn)代科技的智能化，同時(shí)也有效的降低了路燈管理和維護(hù)的費(fèi)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光敏二極管 自動(dòng)控制電路 智能化</p>

6、;<p><b>　　2引言</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，日常生活中的節(jié)能與人性化的控制日益受到人們的重視，光控就是其中之一！光控最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以根據(jù)環(huán)境的變化不需要人工操作自動(dòng)導(dǎo)通或者截止電路，達(dá)到電路的智能化控制。光敏傳感器有二極管、三極管，根據(jù)二極管三極管易受環(huán)境影響的性質(zhì)，光照弱的時(shí)候，二極管導(dǎo)通，電路增大，電路導(dǎo)通。光照增強(qiáng)，二極管導(dǎo)通電流減弱，可以

7、等效為截止，電路短路，以此達(dá)到只能控制電路。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所介紹的是光敏二極管控制電路，使用的是光敏二極管。設(shè)計(jì)電路可以根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度的變化，自動(dòng)控制放光二極管的亮與滅。此設(shè)計(jì)主要是用于需要根據(jù)光照自動(dòng)控制設(shè)備的運(yùn)行。小的例子比如室外過(guò)道里的燈，街道上的路燈，既可以節(jié)能，也不需要人手動(dòng)操作。大的例子如控制門的關(guān)閉等等。根據(jù)使用電路電流大小選擇合適光敏二極管已達(dá)到控制電路的要求。</p>

8、<p><b>　　3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p>　　1）利用光敏二極管2CU1A設(shè)計(jì)光敏控制電路；</p><p>　　2）根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度，修改電路元器件參數(shù)；</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1）裝置的結(jié)構(gòu)和電路原理圖；<

9、;/p><p>　　2）調(diào)試過(guò)程，說(shuō)明可能出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法；</p><p>　　3）分析存在的問(wèn)題；</p><p><b>　　4原理介紹</b></p><p><b>　　光敏二極管：</b></p><p>　　光敏二極管也叫光電二極管，是一種特殊的二極管。二極管又

10、叫晶體管， 其光電轉(zhuǎn)換原理如下：</p><p>　　根據(jù)PN結(jié)反向特性可知，在一定反向電壓范圍內(nèi)，反向電流很小且處于飽和狀態(tài)。此時(shí)，如果無(wú)光照射PN結(jié)，則因本征激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)量有限，反向飽和電流保持不變，在光敏二極管中稱為暗電流。當(dāng)有光照射PN結(jié)時(shí)，結(jié)內(nèi)將產(chǎn)生附加的大量電子空穴對(duì)（稱之為光生載流子），使流過(guò)PN結(jié)的電流隨著光照強(qiáng)度的增加而劇增，此時(shí)的反向電流稱為光電流。不同波長(zhǎng)的光（蘭光、紅光、紅外光

11、）在光敏二極管的不同區(qū)域被吸收形成光電流。被表面P型擴(kuò)散層所吸收的主要是波長(zhǎng)較短的蘭光，在這一區(qū)域，因光照產(chǎn)生的光生載流子（電子），一旦漂移到耗盡層界面，就會(huì)在結(jié)電場(chǎng)作用下，被拉向N區(qū)，形成部分光電流；彼長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光，將透過(guò)P型層在耗盡層激發(fā)出電子一空穴對(duì)，這些新生的電子和空穴載流子也會(huì)在結(jié)電場(chǎng)作用下，分別到達(dá)N區(qū)和P區(qū)，形成光電流。波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光，將透過(guò)P型層和耗盡層，直接被N區(qū)吸收。在N區(qū)內(nèi)因光照產(chǎn)生的光生載流子（空穴）一旦漂移到

12、耗盡區(qū)界面，就會(huì)在結(jié)電場(chǎng)作用下被拉向P區(qū)，形成光電流。因此，光照射時(shí)，流過(guò)PN結(jié)的光電流應(yīng)是三部分光電流之和。</p><p>　　圖.1二極管二極管伏安特性</p><p>　　二極管的伏安特性很容易受環(huán)境因素影響，比如溫度，濕度，光照，而光敏二極管就是根據(jù)二極管伏安特性易受光照影響制成的。光敏二極管分光靈敏度如下：</p><p>　　圖2發(fā)光二級(jí)管的分光靈敏度

13、特性</p><p>　　光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無(wú)光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利

14、用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。光敏二極管兩種工作狀態(tài)：</p><p>　　1）當(dāng)光敏二極管加上反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。</p><p>　?。?）光敏二極管上不加電壓，利用P-N結(jié)在受光照時(shí)產(chǎn)生正向電壓的原理，把它用作微型光電池，一般作光電檢測(cè)器。</p><p>　　光敏二極管分有

15、P-N結(jié)型、PIN結(jié)型、雪崩型和肖特基結(jié)型，其中用得最多的是P-N結(jié)型，價(jià)格便宜。</p><p>　　圖3光敏二極管及其基本電路</p><p>　　圖4常用二極管技術(shù)參數(shù)</p><p>　　一定范圍內(nèi)，光敏二極管光電流與光照強(qiáng)度呈線性關(guān)系，所以適合檢測(cè)方面的應(yīng)用。如圖所示： </p><p>　　圖5光敏二極管光電流與光照強(qiáng)度</

16、p><p><b>　　5、電路設(shè)計(jì)及分析</b></p><p>　　5.1電路元件及介紹</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)出的電路圖選擇相應(yīng)的元器件，如下：</p><p>　　（1）光敏二極管（2CU1A）</p><p>　?。?）晶體管（2SC9013 兩個(gè)）</p><

17、;p>　　晶體管又稱三極管，主要作用是電流放大，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB

18、變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。 </p><p><b>　　圖6三極管工作原理</b></p><p>　?。?）二極管（1N4007 一個(gè)）</p><p>　　（4）發(fā)光二級(jí)管（小燈泡）</p><p><b>　　

19、（5）小型繼電器</b></p><p>　　小型繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。 固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。小型繼電器如圖所示：</p><p><b>　　圖7小型繼電器原理

20、</b></p><p>　　（6）電阻（47K、15K、470K各一個(gè)）</p><p><b>　　5.2設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　光敏二極管控制電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，采用光敏二極管、晶體管、二極管、發(fā)光二級(jí)管、小型繼電器及電阻元件。</p><p><b>　　5.3設(shè)

21、計(jì)電路</b></p><p>　　1）設(shè)計(jì)目標(biāo)：用日光照射光敏二級(jí)光，當(dāng)光照超過(guò)一定強(qiáng)度是，小燈泡不放光；當(dāng)光照強(qiáng)度降低時(shí)，小于一定強(qiáng)度時(shí)，小燈泡放光。可廣泛應(yīng)用于樓梯，走廊，衛(wèi)生間及生活小區(qū)等公共場(chǎng)所的照明控制。此控制器經(jīng)濟(jì)實(shí)用。整個(gè)電路由電源電路，光控電路等部分組成</p><p><b>　　2）設(shè)計(jì)電路：</b></p><p

22、>　　圖.8光敏二極管控制電路電路圖</p><p><b>　　3）電路分析</b></p><p>　　如圖.5所示，是一個(gè)模擬路燈的自動(dòng)控制電路。在無(wú)光照的時(shí)候，光敏二極管（反向）截止，電阻R1上的壓降VA很小，則晶體管T1截止，T2截止，繼電器J不動(dòng)作，小燈泡保持亮；有光照射時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生光電流IL，R1電壓下降，VA上升，光照強(qiáng)度達(dá)到某一值時(shí)T1導(dǎo)

23、通，T2導(dǎo)通，小型繼電器動(dòng)作常閉端打開，使小燈泡滅，即達(dá)到有光照小燈泡滅，無(wú)光照小燈泡亮，起到自動(dòng)控制的作用。</p><p>　　6、電路的安裝及調(diào)試</p><p>　　6.1電路元件的安裝及調(diào)試</p><p>　　1）安裝：按照電路圖將元件安裝到蜂窩板上，注意合理布局，整體美觀。</p><p>　　2）調(diào)試：二極管、光敏二極管，用指

24、針式萬(wàn)用表兩表筆分別接二極管的兩極，凸面朝向陽(yáng)光，應(yīng)為低電阻，若為高阻，對(duì)調(diào)兩表筆為低阻說(shuō)明此管是好的。</p><p>　　檢查電路在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否正確，對(duì)照電路圖按照一定順序逐級(jí)檢測(cè)，特別要注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否有短接，二極管是否接反，輕輕按壓元器件，以保證元器件管腳與蜂窩板連接緊密。</p><p>　　調(diào)試先用萬(wàn)用表測(cè)量電路有關(guān)點(diǎn)電位是否正常。檢查發(fā)

25、光二極管是否正常工作。發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，及時(shí)找出原因進(jìn)行修改，注意接線不得有誤，接入電源。在光電二極管有光與無(wú)光的情況下看總體電路的工作情況。觀察燈泡是否按要求進(jìn)行變化。如不能順利完成以上功能，則應(yīng)認(rèn)真檢查電路的連接及功能設(shè)計(jì)是否有誤并作出相應(yīng)調(diào)整。</p><p>　　由于本制作采用市電直接供電，因此操作時(shí)要特別小心，否則容易發(fā)生觸電事故。在調(diào)試時(shí)若有直流穩(wěn)壓電源，可采用12V直流電源進(jìn)行調(diào)試。等各項(xiàng)功能都正常

26、后，再用市電調(diào)試。</p><p>　　12V電源接于D1的陰極與地之間，用萬(wàn)用表測(cè)量R3兩端電壓，當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，R3兩端電壓為0.5V以下，用一黑色合子將感光孔處擋住，此時(shí)R3兩端的電壓變?yōu)楦哂?0V，此時(shí)繼電器吸合，若聽不到繼電器吸合的聲音，查看D1是否接反，若D1接反，由于VT3直接將正電源與地短接，電流較大，有可能損壞。</p><p>　　若以上測(cè)試正常，便可以直接接入220V市

27、電進(jìn)行調(diào)試。在進(jìn)行這一步時(shí)，操我們千萬(wàn)不要用手直接去接觸電路板上的任何金屬部分。</p><p>　　6.2安裝調(diào)試過(guò)程中所遇問(wèn)題及解決方法</p><p>　　故障尋、檢常用方法如下：</p><p><b>　　直觀檢查法</b></p><p><b>　　電阻法</b></p>

28、<p><b>　　電壓法</b></p><p>　　電壓法用萬(wàn)用表測(cè)量電路中各點(diǎn)對(duì)地的電阻以及元器件的阻值，以此來(lái)判斷故障部位測(cè)量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。測(cè)量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。</p><p><b>　　7、總結(jié)</b></p>&l

29、t;p>　　光敏控制電路實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與便捷的雙重功能，生活中的應(yīng)用很多，如聲光雙控?zé)簟⑽⒉ǜ袘?yīng)燈和遠(yuǎn)紅外感應(yīng)燈等。據(jù)調(diào)查，微波感應(yīng)燈的抗干擾性能不是很理想；紅外感應(yīng)燈的性能比較理想，但價(jià)格較高，多用于一些管理完善的賓館等場(chǎng)所。從性價(jià)比角度考慮的話，普通住宅樓、辦公樓道等普通場(chǎng)所還是以聲光雙控?zé)魹橹?。本次課設(shè)本組設(shè)計(jì)的是樓道聲光控制燈應(yīng)用中光控制部分的設(shè)計(jì)。我學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，掌握了光敏控制的工作原理、更多的電子器件、更美觀的在蜂窩板上

30、插接電路等，同時(shí)也對(duì)pretel等應(yīng)用軟件的使用有了更進(jìn)一步的掌握。在進(jìn)行插接電路的時(shí)候，需要明確蜂窩板的內(nèi)部構(gòu)造，怎樣是相連，怎樣是短接、斷接等。同時(shí)在插件時(shí)，要小心翼翼，還有技巧，要掌握好適當(dāng)?shù)牧Χ扰c插件的角度以及元器件管腳的裁剪長(zhǎng)度。我明白了實(shí)踐的復(fù)雜、辛苦和重要性。按照正確的電路圖，插接也成功了，使我覺得要有豐富的理論基礎(chǔ)。這次做的課設(shè)是與生活實(shí)際相關(guān)的，使我明白科學(xué)技術(shù)在推動(dòng)生活進(jìn)步方面的重要地位，使我對(duì)專業(yè)更加了解、喜愛。展

31、望電子產(chǎn)業(yè)，新型電子信息產(chǎn)品和相關(guān)服務(wù)培育成為消費(fèi)熱點(diǎn)，信息技術(shù)應(yīng)用有效帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造，信息化與工業(yè)化進(jìn)一步融合。穩(wěn)步推進(jìn)電子信息加工貿(mào)</p><p><b>　　8、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊興瑤 《實(shí)用電子電路500例[M]》 化學(xué)工業(yè)出版社 1996</p><p>　　[2] 閻石 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

32、》 高等教育出版社 1997</p><p>　　[3] 龐振泰等（譯）《光電接口器件手冊(cè)》 清華大學(xué)出版社 1998</p><p>　　[4] 何希才 《常用集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》國(guó)防工業(yè)出版社 2000</p><p>　　[5] 康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分》 高等教育出版社 1997</p><p>