光控燈課程設(shè)計報告

1、<p>　　《模擬電子技術(shù)課程設(shè)計》 </p><p><b>　　光控燈</b></p><p>　　系 部 電氣工程系 </p><p>　　專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課

2、題介紹的光控照明燈電路，電路簡單，使用方便。通過光控照明電路，以達到節(jié)省能源的目的,該設(shè)計主要介紹的是關(guān)于光控的電路設(shè)計。光控是通過光敏電阻來實現(xiàn)的，當光敏電阻在有光的時候燈就會熄滅。在較黑暗或完全沒有光照的時候燈就會亮起來，這樣就達到了節(jié)電和節(jié)能的目的，和延長了燈的壽命。光控電路中主要應(yīng)用電壓比較器和三極管來控制繼電器，電壓比較器的基準電壓和輸入電壓由串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路提供。這樣就實現(xiàn)了照明電路的自動控制。如今光控燈電路作為一種簡單的

3、實用電路現(xiàn)在已經(jīng)滲透到我們生活中很多方面，最常見的如光控照明燈，很適合樓宇的走廊燈的控制，起到了很好的節(jié)能效果。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計要求2</b></p><p><b>　　二、設(shè)計目標：2</b></p><p&g

4、t;<b>　　三、設(shè)計方案2</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)框圖2</b></p><p><b>　　3.2方案3</b></p><p><b>　　四、單元電路3</b></p><p>　　4.1整流、濾波電路3<

5、/p><p><b>　　4.2穩(wěn)壓電路4</b></p><p>　　4.3反相比例電路5</p><p><b>　　4.4光控電路5</b></p><p><b>　　4.5照明電路6</b></p><p>　　五、工作原理說明7<

6、/p><p>　　5.1總體電路圖7</p><p><b>　　5.2工作原理7</b></p><p><b>　　六、電路仿真8</b></p><p>　　6.1仿真軟件簡介8</p><p><b>　　6.2仿真結(jié)果9</b></

7、p><p>　　七、元器件清單11</p><p>　　八、總結(jié)與心得12</p><p><b>　　九、附錄12</b></p><p>　　9.1集成運發(fā)LM741簡介：12</p><p><b>　　9.215</b></p><p>

8、　　十、參考文獻：16</p><p><b>　　一、設(shè)計要求：</b></p><p>　　1、白天時燈滅，天黑時燈自動點亮。</p><p>　　2、用到的元器件：光敏電阻，繼電器，運算放大器等。</p><p><b>　　二、設(shè)計目標：</b></p><p>　

9、　1、結(jié)合光控燈電路設(shè)計獨立地開展電子電路的設(shè)計與實驗。</p><p>　　2、掌握Multisim繪制電路圖的方法。</p><p>　　3、掌握Multisim軟件仿真的方法。</p><p>　　4、掌握查閱手冊或其它資料的方法，培養(yǎng)學生分析、解決綜合問題的能力。</p><p><b>　　三、設(shè)計方案</b>

10、</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　3.2方案</b></p><p>　　電路由國家電網(wǎng)民用220V、50Hz接入，通過整流、濾波、穩(wěn)壓電路輸出12V的直流電，直接輸入給光控電路，再將穩(wěn)壓后輸出的12V直流電經(jīng)過反相比例電路使之變?yōu)?12V直流電輸入給光控電路。光控電路主要由

11、電壓比較電路和三極管組成，隨著光線的變化，光敏電阻的阻值也隨著變化，使電壓比較器輸出電壓為正或負，控制三極管通斷，從而控制繼電器，實現(xiàn)開關(guān)通斷，使燈亮滅。</p><p><b>　　四、單元電路</b></p><p>　　4.1整流、濾波電路</p><p>　　220V交流通過降壓變壓器變?yōu)榻涣?2V，再經(jīng)過整流橋堆，將正弦波的x軸下半部

12、的部分翻轉(zhuǎn)到軸上方，再通過電容濾波使波形接近穩(wěn)定的直線。</p><p>　　要求：1、R10C1>5×T／2</p><p>　　2、變壓器變比為0.054</p><p><b>　　4.2穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　采樣電阻由R8、R9組成，當輸出電壓發(fā)生變化時，采樣電阻對變化量進行采樣，

13、并傳送到放大電路的反相輸入端。集成運放AD380JH將采樣電阻送來的變化量進行放大，然后傳送到調(diào)整管2N1711的基極。穩(wěn)壓管提供基準電壓，接在運放的同相輸入端。采樣電壓與基準電壓進行比較，得到差值再由運放進行放大。當輸出電壓發(fā)生波動時，調(diào)整管2N1711的集電極電壓產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。輸出波形為</p><p>　　要求：(UImax－UZ) ／IZmax<R<(UImin－UZ

14、) ／IZmin UI為D5與R7之間的電壓</p><p>　　UO=(R8+R9) ／R9×UZ UO為R10兩端電壓</p><p><b>　　4.3反相比例電路</b></p><p>　　在反相比例運算電路中，通常選擇R11的阻值為：</p><

15、;p>　　R11=R12∥R13</p><p>　　反相比例運算電路中輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系：</p><p>　　UO=－R13／R12×UI</p><p><b>　　4.4光控電路</b></p><p>　　R1、R6為限流電阻，R2表示光敏電阻。在R1與R3間輸入?yún)⒖茧妷篣REF<

16、/p><p>　　其中包含了單線電壓比較器，原理如下：</p><p>　　(a)為電路圖，（b）為傳出特性圖</p><p>　　門限電壓：UT=－R1／R2×UREF</p><p>　　當門限電壓大于輸入電壓時，輸出為正電壓；</p><p>　　當門限電壓小于輸入電壓時，輸出為負電壓。</p>

17、<p><b>　　4.5照明電路</b></p><p>　　通過繼電器控制開關(guān)的閉合，實現(xiàn)燈的亮滅</p><p><b>　　五、工作原理說明</b></p><p><b>　　5.1總體電路圖</b></p><p><b>　　5.2工作原理

18、</b></p><p>　　220V的交流電通過變壓后得到約為12V的交流電，再經(jīng)過整流使輸出電壓大于零震蕩，經(jīng)過濾波后電壓值趨于穩(wěn)定，在很小范圍內(nèi)波動，最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路使輸出電壓值波動很小，基本穩(wěn)定為12V左右。得到的直流12V電壓作為參考電壓接入電壓比較器。再將穩(wěn)定的12V接入反相運算電路，輸出電壓為UO=－R12／R13×12V＝－12V，再輸入電壓接到電壓比較器。</p>

19、;<p>　　當光線比較強時，如白天，光敏電阻阻值很小，R4<(R2+R3),</p><p>　　則門限電壓UT=－ (R2+R3)／R4×UREF <－UREF =－12V</p><p>　　此時電壓比較器輸出電壓為負，三極管截止，繼電器無電流通過，開關(guān)斷開，燈滅。</p><p>　　當光線比較弱時，如晚上，光敏電阻阻值很

20、大，R4>(R2+R3),</p><p>　　則門限電壓UT=－ (R2+R3)／R4×UREF >－UREF =－12V</p><p>　　此時電壓比較器輸出電壓為正，三極管導(dǎo)通，繼電器有電流通過，開關(guān)閉合，燈亮。</p><p><b>　　六、電路仿真</b></p><p><b&

21、gt;　　6.1仿真軟件簡介</b></p><p>　　NI Multisim 10是美國國家儀器公司(NI, National Instruments)最新推出的Multisim最新版本。目前美國NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計的模塊Multisim, PCB設(shè)計軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計模塊Commsim 4個部分，能完成從電路的仿真設(shè)計到電路版圖

22、生成的全過程。Multisim,Ultiboard,Ultiroute及Commsim 4個部分相互獨立，可以分別使用。Multisim, Ultiboard,U Iti rout及Commsim4個部分有增強專業(yè)版(Power Professional )、專業(yè)版(Professional)、個人版(Personal)、教育版(Education)、學生版(Student)和演示版(Demo)等多個版本，各版本的功能和價格有著明顯的差

23、異。 </p><p>　　NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個原理電路設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。</p><p>　　NI Multisim 10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充己有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生

24、產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計中使用。 </p><p>　　NI Multisim 10的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源;而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。</p><p>　　NI Multisim 10具有較為

25、詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。</p><p>　　NI Multisim 10可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路，包括電工學、模擬電路、數(shù)字、電路、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O(shè)置各種故障，如開路、短

26、路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。</p><p>　　NI Multisim 10有豐富的Help功能，其Hel p系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能解說，Hel p中這種元器件功能解說有利于使用EWB進行CAI教學。另外，NI

27、Multisiml0還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計自動化軟件P rote I及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口，也能通過Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進行編輯排版。支持VHDL和Verilog HDL語言的電路仿真與設(shè)計。</p><p>　　利用NI Multisim 10可以實現(xiàn)計算機仿真設(shè)計與虛擬實驗，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計與實驗方法相比，具有如下特點:設(shè)計與實驗可以同步進行，可

28、以邊設(shè)計邊實驗，修改調(diào)試方便;設(shè)計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計與實驗;可方便地對電路參數(shù)進行測試和分析;可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖;實驗中不消耗實際的元器件，實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實驗成本低，實驗速度快，效率高;設(shè)計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。</p><p>　　NI Multisim 10易學易用，便于電子信息、通信工程、自動化

29、、電氣控制類專業(yè)學生自學、便于開展綜合性的設(shè)計和實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。</p><p><b>　　6.2仿真結(jié)果</b></p><p>　　由交流電產(chǎn)生±12V的直流的仿真結(jié)果：</p><p>　　白天時光敏電阻阻值很小，仿真結(jié)果：</p><p>　　晚上時光敏電阻阻值很大，仿

30、真結(jié)果：</p><p><b>　　七、元器件清單</b></p><p><b>　　八、總結(jié)與心得</b></p><p>　　在學校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金，我們花

31、了一個星期的時間進行傳感器原理及應(yīng)用的課程設(shè)計，而我設(shè)計的課題是光控燈的設(shè)計，可以有效解決上述問題。</p><p>　　在本設(shè)計中介紹了光控燈的組成、性能及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，燈不會發(fā)亮。夜晚光暗，就會自動亮為行人照明。</p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從

32、選題到定稿，從理論到模擬實踐，學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。</p><p>　　這次課程設(shè)計

33、將我們學到知識應(yīng)用到實踐，是我們從實踐中獲得新知。本次設(shè)計還有很多的不足，做得比較辛苦效果也許不好，很多東西平時學得也不透徹，我覺得這次課程設(shè)計從每一個細節(jié)都在鍛煉著我們。我希望我們都能從中收獲很多，能把知識變成自己的東西。</p><p>　　在設(shè)計過程中，通過查閱資料，閱讀文獻，我學到了很多切實有用的分析方法和技巧，這對于我以后的學習有很大的幫助。這更使我認識到，學習學的是方法，設(shè)計學的是思想。因此，要多總結(jié)

34、別人的方法，來形成自己的思想，這樣學到的東西才實實在在。</p><p><b>　　九、附錄</b></p><p>　　9.1集成運發(fā)LM741簡介：</p><p>　　LM741是高增益運算放大器，將集成運放接成同向比例運算電路或反向比例運算電路，采用多級比例運算電路級聯(lián)的方式即可滿足電壓放大倍數(shù)的要求。LM741集成運放由一個差分輸入

35、放大器、有效驅(qū)動增益和發(fā)射極跟隨互補輸出器構(gòu)成，級間采用直接耦合，具有低通特性。設(shè)計電路采用LM741構(gòu)成有源帶通濾波器，滿足設(shè)計通頻帶要求。為了降低輸出電阻，增加電路帶負載的能力，設(shè)計電路輸出級由集成運放LM741構(gòu)成電壓跟隨器。</p><p><b>　　LM741引腳圖</b></p><p>　　1和5為偏置（調(diào)零端），2為正相輸入端，3為反相輸入端，<

36、;/p><p>　　4為接地端，6為輸出端，7接電源，8為空腳</p><p>　　LM741主要技術(shù)指標</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　十、參考文獻：</b></p><p>　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》第三版，楊素行主編，高等教育出版

37、社，2006</p><p>　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版，華成英，童詩白主編，高等教育出版社，2006。</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分，第五版，康華光主編，高等教育出版社，2006。</p><p>　　《電子技術(shù)綜合應(yīng)用創(chuàng)新實訓(xùn)教程》第一版，孔凡才，周良權(quán)主編，高等教育出版社，2006。</p><p>　　《電子技術(shù)實