光敏二極管控制電路課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、摘要……………………………………………………………………2</p><p>　　2、引言……………………………………………………………………3</p><p>　　3、設計內容及要求………………………………………………………3</p><p>　　4、原

2、理介紹………………………………………………………………3</p><p>　　5電路設計及分析………………………………………………………6</p><p>　　5.1電路元器件介紹…………………………………………………………………6</p><p>　　5.2設計思路…………………………………………………………………………7</p><p>

3、　　6電路的安裝及調試……………………………………………………8</p><p>　　6.1電路的安裝及調試………………………………………………………………8</p><p>　　6.2安裝調試過程中所遇問題及解決方法…………………………………………9</p><p>　　7、總結…………………………………………………………………9</p><p

4、><b>　　8、參考文獻11</b></p><p><b>　　1、摘要：</b></p><p>　　時代的發(fā)展必將伴隨著科技的進步，在這個日益發(fā)展的社會，能源問題日益凸顯！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光照的強弱導通或者截止的電子元件，它的產生與廣泛應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)多數處于人工管理的狀態(tài)，使路燈管理和維護的成本加大。智能化的控制電路為這一問題找到了解決途徑。光控路燈系統(tǒng)不僅可以給行人帶來更大的方便，還不需要人工進行過多的操控，能夠自動的切換路燈的開關狀態(tài)，體現了現代科技的智能化，同時也有效的降低了路燈管理和維護的費用。</p><p>　　關鍵詞：光敏二極管 自動控制電路 智能化</p>

6、;<p><b>　　2引言</b></p><p>　　隨著社會的發(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)點就是可以根據環(huán)境的變化不需要人工操作自動導通或者截止電路，達到電路的智能化控制。光敏傳感器有二極管、三極管，根據二極管三極管易受環(huán)境影響的性質，光照弱的時候，二極管導通，電路增大，電路導通。光照增強，二極管導通電流減弱，可以

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

8、<p><b>　　3 設計內容及要求</b></p><p>　　1）利用光敏二極管2CU1A設計光敏控制電路；</p><p>　　2）根據環(huán)境光照強度，修改電路元器件參數；</p><p><b>　　3.2設計要求</b></p><p>　　1）裝置的結構和電路原理圖；<

9、;/p><p>　　2）調試過程，說明可能出現的問題及處理方法；</p><p>　　3）分析存在的問題；</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， 其光電轉換原理如下：</p><p>　　根據PN結反向特性可知，在一定反向電壓范圍內，反向電流很小且處于飽和狀態(tài)。此時，如果無光照射PN結，則因本征激發(fā)產生的電子-空穴對數量有限，反向飽和電流保持不變，在光敏二極管中稱為暗電流。當有光照射PN結時，結內將產生附加的大量電子空穴對（稱之為光生載流子），使流過PN結的電流隨著光照強度的增加而劇增，此時的反向電流稱為光電流。不同波長的光（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型擴散層所吸收的主要是波長較短的蘭光，在這一區(qū)域，因光照產生的光生載流子（電子），一旦漂移到耗盡層界面，就會在結電場作用下，被拉向N區(qū)，形成部分光電流；彼長較長的紅光，將透過P型層在耗盡層激發(fā)出電子一空穴對，這些新生的電子和空穴載流子也會在結電場作用下，分別到達N區(qū)和P區(qū)，形成光電流。波長更長的紅外光，將透過P型層和耗盡層，直接被N區(qū)吸收。在N區(qū)內因光照產生的光生載流子（空穴）一旦漂移到

12、耗盡區(qū)界面，就會在結電場作用下被拉向P區(qū)，形成光電流。因此，光照射時，流過PN結的光電流應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)光二級管的分光靈敏度

13、特性</p><p>　　光敏二極管與半導體二極管在結構上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結，具有單向導電性，因此工作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。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、用光照強弱來改變電路中的電流。光敏二極管兩種工作狀態(tài)：</p><p>　　1）當光敏二極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數都工作在這種狀態(tài)。</p><p>　?。?）光敏二極管上不加電壓，利用P-N結在受光照時產生正向電壓的原理，把它用作微型光電池，一般作光電檢測器。</p><p>　　光敏二極管分有

15、P-N結型、PIN結型、雪崩型和肖特基結型，其中用得最多的是P-N結型，價格便宜。</p><p>　　圖3光敏二極管及其基本電路</p><p>　　圖4常用二極管技術參數</p><p>　　一定范圍內，光敏二極管光電流與光照強度呈線性關系，所以適合檢測方面的應用。如圖所示： </p><p>　　圖5光敏二極管光電流與光照強度</

16、p><p><b>　　5、電路設計及分析</b></p><p>　　5.1電路元件及介紹</p><p>　　根據設計出的電路圖選擇相應的元器件，如下：</p><p>　　（1）光敏二極管（2CU1A）</p><p>　?。?）晶體管（2SC9013 兩個）</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（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，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β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數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>　　（3）二極管（1N4007 一個）</p><p>　?。?）發(fā)光二級管（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接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現輸入輸出的電隔離。 固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關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>　?。?）電阻（47K、15K、470K各一個）</p><p><b>　　5.2設計思路</b></p><p>　　光敏二極管控制電路設計總體設計方框圖如圖1所示，采用光敏二極管、晶體管、二極管、發(fā)光二級管、小型繼電器及電阻元件。</p><p><b>　　5.3設

21、計電路</b></p><p>　　1）設計目標：用日光照射光敏二級光，當光照超過一定強度是，小燈泡不放光；當光照強度降低時，小于一定強度時，小燈泡放光?？蓮V泛應用于樓梯，走廊，衛(wèi)生間及生活小區(qū)等公共場所的照明控制。此控制器經濟實用。整個電路由電源電路，光控電路等部分組成</p><p><b>　　2）設計電路：</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，是一個模擬路燈的自動控制電路。在無光照的時候，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不動作，小燈泡保持亮；有光照射時，光敏二極管產生光電流IL，R1電壓下降，VA上升，光照強度達到某一值時T1導

23、通，T2導通，小型繼電器動作常閉端打開，使小燈泡滅，即達到有光照小燈泡滅，無光照小燈泡亮，起到自動控制的作用。</p><p>　　6、電路的安裝及調試</p><p>　　6.1電路元件的安裝及調試</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）調試：二極管、光敏二極管，用指

24、針式萬用表兩表筆分別接二極管的兩極，凸面朝向陽光，應為低電阻，若為高阻，對調兩表筆為低阻說明此管是好的。</p><p>　　檢查電路在通電調試之前，必須認真檢查電路連線是否正確，對照電路圖按照一定順序逐級檢測，特別要注意電源是否接錯，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>　　調試先用萬用表測量電路有關點電位是否正常。檢查發(fā)

25、光二極管是否正常工作。發(fā)現不正?，F象時，及時找出原因進行修改，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行變化。如不能順利完成以上功能，則應認真檢查電路的連接及功能設計是否有誤并作出相應調整。</p><p>　　由于本制作采用市電直接供電，因此操作時要特別小心，否則容易發(fā)生觸電事故。在調試時若有直流穩(wěn)壓電源，可采用12V直流電源進行調試。等各項功能都正常

26、后，再用市電調試。</p><p>　　12V電源接于D1的陰極與地之間，用萬用表測量R3兩端電壓，當光線較強時，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R3兩端的電壓變?yōu)楦哂?0V，此時繼電器吸合，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>　　若以上測試正常，便可以直接接入220V市

27、電進行調試。在進行這一步時，操我們千萬不要用手直接去接觸電路板上的任何金屬部分。</p><p>　　6.2安裝調試過程中所遇問題及解決方法</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>　　電壓法用萬用表測量電路中各點對地的電阻以及元器件的阻值，以此來判斷故障部位測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據此電壓值判斷故障。測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據此電壓值判斷故障。</p><p><b>　　7、總結</b></p>&l

29、t;p>　　光敏控制電路實現了節(jié)能與便捷的雙重功能，生活中的應用很多，如聲光雙控燈、微波感應燈和遠紅外感應燈等。據調查，微波感應燈的抗干擾性能不是很理想；紅外感應燈的性能比較理想，但價格較高，多用于一些管理完善的賓館等場所。從性價比角度考慮的話，普通住宅樓、辦公樓道等普通場所還是以聲光雙控燈為主。本次課設本組設計的是樓道聲光控制燈應用中光控制部分的設計。我學會了很多知識，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，同時也對pretel等應用軟件的使用有了更進一步的掌握。在進行插接電路的時候，需要明確蜂窩板的內部構造，怎樣是相連，怎樣是短接、斷接等。同時在插件時，要小心翼翼，還有技巧，要掌握好適當的力度與插件的角度以及元器件管腳的裁剪長度。我明白了實踐的復雜、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。這次做的課設是與生活實際相關的，使我明白科學技術在推動生活進步方面的重要地位，使我對專業(yè)更加了解、喜愛。展

31、望電子產業(yè)，新型電子信息產品和相關服務培育成為消費熱點，信息技術應用有效帶動傳統(tǒng)產業(yè)改造，信息化與工業(yè)化進一步融合。穩(wěn)步推進電子信息加工貿</p><p><b>　　8、參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊興瑤 《實用電子電路500例[M]》 化學工業(yè)出版社 1996</p><p>　　[2] 閻石 《數字電子技術基礎

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》 清華大學出版社 1998</p><p>　　[4] 何希才 《常用集成電路簡明速查手冊》國防工業(yè)出版社 2000</p><p>　　[5] 康華光 《電子技術基礎模擬部分》 高等教育出版社 1997</p><p>