檢測與變換課程設計報告-- 雙色閃光燈及光敏蜂鳴器

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　名稱 雙色閃光燈及光敏蜂鳴器 </p><p>　　時間 2011.12.12-2011.12.16 共1周</p><p>　　院 　系 電子信息工程系 </p><p>　　班 級 10電氣 班 <

2、;/p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　系 主 任 </p><p>　　教研室主任 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　目

3、 錄</b></p><p>　　第一章緒 論3</p><p>　　1.1 電路簡略介紹3</p><p>　　1.1.1 雙色閃光燈3</p><p>　　1.1.2 光敏百靈鳥3</p><p>　　1.2.1 雙色閃光燈電路及其原理3</p><p>　　1.2

4、.2 光敏百靈鳥電路及其原理4</p><p>　　第二章 元器件介紹以及測試5</p><p>　　2.1 電阻的測試5</p><p>　　2.1.1 碳膜電阻5</p><p>　　2.1.2光敏電阻5</p><p>　　2.2電容的測試6</p><p>　　2.2.1陶瓷

5、電容6</p><p>　　2.2.2電解電容7</p><p>　　2.3三極管的測試7</p><p>　　2.4發(fā)光二極管8</p><p>　　2.5 555芯片8</p><p>　　第三章 制作與調試10</p><p>　　3.1 雙色閃光的制作與調試10</p

6、><p>　　3.2 光敏百靈鳥的制作與調試10</p><p>　　第四章 個人小結11</p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　1.1 電路簡略介紹</p><p>　　

7、1.1.1 雙色閃光燈</p><p>　　本電路可以有很多變通應用，例如：LED可以是串，并聯的多只發(fā)光二極管，適當減小R4,R5的阻值，就可以組成閃爍與彩燈鏈；還可以自制成青少年假性近視預防治療：將兩管放置在一個長0.5m長的紙筒里，LED1放置在紙筒最里面，LED2放置在紙筒中間，單眼從紙筒端向里看，眼睛注視這燈的閃爍，可以有效調節(jié)眼肌，每天使用10分鐘，可以預防和治療青少年的假性近視。</p>

8、<p>　　1.1.2 光敏百靈鳥</p><p>　　如果手拿實驗電路板移動，揚聲器就會隨這移動時光照強度的變化，發(fā)出多變的鳴叫，如果將本電路放置在霓虹燈前，則揚聲器就會隨著光線強度變化無窮的音色。</p><p>　　1.2.1 雙色閃光燈電路及其原理</p><p>　　圖1 雙色閃光燈原理圖</p><p>　　本電路可

9、以實現紅、綠兩只發(fā)光二極管交替閃爍，電路剛接通瞬間，由于電容 C1 還不及充電，因此 555的2腳為低電平，輸出端的 3 腳為高電平，發(fā)光二極管 LED1 截止，不點亮，LED2 兩端加有正向電壓點亮。隨著電源 VCC 經過 R1、R3 對C1 充電，C1 兩端電壓逐漸升高，當達到 2/3VCC 的閥值電平時，555 的 3 腳翻轉,輸出低電平，從而使 LED1 點亮、LED2 熄滅。此時，C1 通過 R3 和 555 內部的放電管放電

10、，當 C1 放電至 1/3Vcc 觸發(fā)電平時，555 的 3 腳再次翻轉，LED1 熄滅，LED2 重新點亮。因此，紅綠兩只發(fā)光二極管就這樣輪流導通與截止，閃爍不停。改變 R1 和 C1 可以改變 LED 的頻率。</p><p>　　1.2.2 光敏百靈鳥電路及其原理</p><p>　　圖2光敏百靈鳥原理圖</p><p>　　電路中，555 和 R1、RG1、

11、C1 等組成多諧振蕩器，光敏電阻 RG1 是利用光致導電的特性，它的阻值會隨照射光的強度而變化，當光照射時阻值小，光照弱時阻值大。本電路利用這一光敏特性，來改變振蕩器的充放電的時間的常數，從而改變多諧振蕩器的頻率，本電路的振蕩頻率為：f=1.44(R1+RG1)C1，555輸出的可變頻率信號經過 R2限流后，驅動三極管 VT1帶動揚聲器發(fā)出多變的鳴叫聲。</p><p>　　第二章 元器件介紹以及測試</p

12、><p><b>　　2.1 電阻的測試</b></p><p>　　2.1.1 碳膜電阻</p><p>　　碳膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護而成的。其表面常涂以綠色保護漆。碳膜的厚度決定阻值的大小，通常用控制膜

13、的厚度和刻槽來控制電阻器。</p><p>　　碳膜電阻器常用符號RT作標志，R代表電阻器，T代表材料是碳膜，例如，一只電子槍外殼上標有RT47kI的字樣，就表示這是一只阻值為47kΩ，允許偏差為±5%的碳膜電阻器。碳膜電阻器的阻值范圍為1Ω~10MΩ。額定功率有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。</p><p>　　阻值標示方法：色標法：用不同顏色

14、的帶或點在電阻器表面標出標稱阻值和允許偏差。國外電阻大部分采用色標法。 黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、銀-±10%、無色-±20% 當電阻為四環(huán)時，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數字， 第三位為乘方數，第四位為偏差。當電阻為五環(huán)時，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數字， 第四位為乘方數， 第五位為偏差。</p><

15、;p><b>　　2.1.2光敏電阻</b></p><p>　　定義：電阻值隨入射光強弱變化而明顯變化的光敏元件。</p><p>　　光敏電阻器簡介：光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器。主要用于光的測量、光的控制、和光電轉換。</p><p>　　如圖：光敏電阻器都制成薄片結構，以便能吸收更多

16、的光能。該類電阻器的特點是入射光越強，電阻值就越小，入射光越弱，電阻值就越大。如聲控燈中采用了光敏電阻器座為白天控制燈光的裝置。</p><p>　　光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導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成光敏電阻，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體。</p><p>　　通常采

17、用涂敷、噴涂、燒結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，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產生的電子—空穴對了半導體材料中載流子的數目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)

18、產生的電子—空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。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，電流就會隨光強的而變大，從而實現光電轉換。</p><p>　　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。半導體導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。</p><p><b>　　2.2電容的測試</b>

19、</p><p>　　測量電容器時用電阻檔，電容量越大所選量和越小，有充放電能力初步判斷是好的，再測量一下反向測量一下電阻越大越好，在路測量要先放電，以免損壞電表。</p><p><b>　　2.2.1陶瓷電容</b></p><p>　　用高介電常數的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電

20、極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或對穩(wěn)定性和損耗要求不高的場合（包括高頻在內）。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。</p><p>　　分類：它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊

21、整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或對穩(wěn)定性和損耗要求不高的場合〈包括高頻在內〉。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。</p><p><b>　　優(yōu)缺點：</b></p><p>　　優(yōu)點：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓。</p><p><b>　　缺點：容量比較小。</b&

22、gt;</p><p><b>　　2.2.2電解電容</b></p><p>　　電解電容是電容的一種介質有電解液涂層有極性，分正負不可接錯。電容由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質）構成。</p><p>　　原理：電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質，電解電容器以其正電極的不同分

23、為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態(tài)電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區(qū)分），電解電容器因而得名。</p><p><b>　　電解電容器特點：</b></p><p>　?。?）：單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數百倍。 </p&

24、gt;<p>　?。?）：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 </p><p>　　（3）：價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設備也都是普通的工業(yè)設備，可以大規(guī)模生產，成本相對比較低。</p><p><b>　　2.3三極管的測試</b><

25、;/p><p>　　判定基極：用萬用表R×100或R×1k擋測量三極管三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個電極均測得低阻值時，則第一根表筆所接的那個電極即為基極b。這時，要注意萬用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時，測得的阻值都較小，則可判定被測三極管為PNP型管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時，

26、測得的阻值較小，則被測三極管為NPN型管。</p><p>　　判定集電極c和發(fā)射極e：(以PNP為例)將萬用表置于R×100或R×1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個管腳時，所測得的兩個電阻值會是一個大一些，一個小一些。在阻值小的一次測量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。</p><p>　　判別高頻管與低頻管：高頻

27、管的截止頻率大于3MHz，而低頻管的截止頻率則小于3MHz，一般情況下，二者是不能互換的。</p><p>　　在路電壓檢測判斷法：在實際應用中、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上，由于元件的安裝密度大，拆卸比較麻煩，所以在檢測時常常通過用萬用表直流電壓擋，去測量被測三極管各引腳的電壓值，來推斷其工作是否正常，進而判斷其好壞。</p><p><b>　　2.4發(fā)光二極管<

28、;/b></p><p>　　它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越

29、多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 </p><p>　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流</p><p><b>　　2.5 555芯片</b></p><p>　　555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱

30、為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時器成本低，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

31、儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。</p><p>　　555內部結構及原理：555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)

32、器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p><b>　　第三章 制作與調試</b></p><p>　　3.1 雙色閃光的制作與調試</p><p><b&g

33、t;　　操作步驟：</b></p><p>　　1、配齊元件和其他附件，并對元件進行檢測；</p><p>　　2、根據電路圖合理安排元件安裝位置和走線。工藝要求； </p><p>　　3、安裝元件，檢查無誤后下焊。工藝要求； </p><p><b>　　4、按圖接線。</b></p>&l

34、t;p>　　調試：當自己檢查過一遍后，接通電源，然后觀察兩個二極管的閃爍情況，如果沒有看到兩個二極管交替閃爍，說明出錯。自己要回過頭來認真檢查錯誤，只到達到預期的效果。如果兩個二極管交替閃爍，證明達到了實驗設計要求。</p><p>　　3.2 光敏百靈鳥的制作與調試</p><p><b>　　操作步驟：</b></p><p>　　1

35、、配齊元件和其他附件，并對元件進行檢測；</p><p>　　2、根據電路圖合理安排元件安裝位置和走線。工藝要求； </p><p>　　3、安裝元件，檢查無誤后下焊。工藝要求； </p><p><b>　　4、按圖接線。</b></p><p>　　調試：當用手或用其他不透光物體遮擋光敏電阻，隨著光敏電阻所受光多少，

36、蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，像鳥的叫聲，即達到了設計要求。如果沒有出現預期的效果，那就要回過頭仔細檢查錯誤。一直到達到設計要求為止。</p><p><b>　　第四章 個人小結</b></p><p>　　本次自動檢測與轉換技術課程設計要做的是雙色閃光燈和光敏百靈鳥。</p><p>　　一開始，看到發(fā)下來的元器件，再結合我們學過的知識，所以不

37、一會我們就搞懂了其中的原理。</p><p>　　接下來就是布線和焊接，其實布線并沒有想象中的那么簡單，布線圖的設計，由于原理圖的線有很多交叉的地方，所以只有自己先設計布線圖，才能夠順利的焊接。在設計雙色閃光燈布線圖時畫了很多次布線圖，才最終確定了布線圖。設計光敏百靈鳥時就很快的設計好了。</p><p>　　在焊接過程中就是比較順利的把兩塊板子焊接好了。調試的時候，我很幸運，兩個板子都一

38、次性成功了。我感到很滿意。</p><p>　　經過這次課程設計，不僅加深了我對所學理論只是的理解，培養(yǎng)我更好地將所學的理論應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，獨自解決困難的能力。這個過程中，我們花費了大量的時間和精力，最重要的是懂得合作精神的重要性，學會了與他人合作，不會的東西大家一起把它解決掉。</p><p><b>　　參考文獻&