光控灯设计报告

光控灯设计 姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 部部 班班 号号 完成时间完成时间 20132013 级级 模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计 摘 要 本课题介绍的光控自动照明灯 电路简单 实用方便 通过光控照明电路 以达到节省能源的目的 该设计主要介绍的是光控的电路设计 光控是通过光 敏电阻来实现的 当光敏电阻在有光的时候灯就会慢慢的熄灭 在较黑暗或完 全没有光照的时候 灯就会亮起来 这样就达到了节电和节能的目的 延长了 灯的寿命 在实际生活中节电节能能够实现更多的自动化 在现代社会中 某些场所灯光已经不再满足于单纯的手动开关 而是向智 能化和人性化方向发展 方便与节能已经是主题口号 所以各种光控灯应运而 生 而且在光控基础上在发展成为更实用的声光控照明灯 所以研究光控的原 理是非常有必要的 整个电路由光敏电阻 发光二极管 运算放大器 若干电阻和电源构成 电源提供电压 光敏电阻对外界光进行测量 运算放大器对压差进行比较 从 而实现有光时 发光二极管不亮 无光时 发光二极管自动点亮 光敏电阻在 测试光照的情况下改变电阻 通过运算器为二极管提供电压 实现二极管发光 的自动控制 目 录 第 1 章 设计目的 1 第 2 章 设计要求 1 第 3 章 设计方案及原理框图 1 3 原理框图 1 3 2 设计方案说明 1 第 4 章 单元电路设计及主要元器件参数计算 3 第 5 章 电路图 4 第 6 章 仿真分析与调试 5 第 7 章 调试及故障分析 6 第 8 章 设计总结 7 参考文献 7 0 第 章 设计目的 通过设计光控灯 实现在有无光照的情况下的自动亮灭 第 章 设计要求 白天时灯灭 天黑时灯自动点亮 光敏电阻 运算放大器 主要器件 光敏电阻 运放放大器 扬声器或音乐芯片等 注意 要有相关参数计算 第 3 章 设计方案及原理框图 3 1 原理框图 电源电压比较器运算放大器发光二极管 3 2 设计方案说明 3 2 1 电源 图 3 2 1 电源 3 2 2 电压比较器 VCC 3V 1 此电路的电压比较器部分主要采用 LM324 差动输入的四运算放大器 R5 30k VCC 3V VCC 3V R1 30 R2 4k VCC 3V R3 5k 5 U1A LM324AM 3 2 11 4 1 图 3 2 2 电压比较器 3 2 3 运算放大器部分 有光照时有电压 但很小 需要放大 此运放部分采用差分比例运放 将电压 值放大输出 U2 OPAMP 3T VIRTUAL vdd 2V 图 3 2 3 运算放大器 3 2 4 发光二极管 发光二极管的额定电流 8mV 所以输出电流大于 8mV 即可发光 2 R11 0 5k LED1 图 3 2 4 发光二极管 第 4 章 单元电路设计及主要元器件参数计算 4 1 电源的选择由输出电压为 3V 所以选取 3V 直流电源即可 4 2 光敏电阻无光时阻值大 当有光照时足阻值变小 4 3 天黑时电压比较器上端输入高于下端输入时 输出上端输入 输出电压 Uo 大约为 3V 天亮时电压比较器下端输入高于上端输入 输出电压 Uo 大 约为 0V 4 4 输出电压经过一个运算放大器 若输出电压为正 输出电压为 12V 若输 入电压为负 输出电压为 12V 3 第 5 章 电路图 R5 30k R10 1k R11 0 5k LED1 U2 OPAMP 3T VIRTUAL VCC 3V VCC 3V R1 80 R2 4k VCC 3V R3 5k vdd 2V U1A LM324AM 3 2 11 4 1 图 5 1 电路图 4 第 6 章 仿真分析与调试 6 1 R5 30k R10 1k R11 0 5k LED1 U2 OPAMP 3T VIRTUAL VCC 3V VCC 3V R1 80 R2 4k VCC 3V R3 5k vdd 2V U1A LM324AM 3 2 11 4 1 XMM1 XMM2 电压表示数 电流表示数 图 6 1 无光时 5 6 2 R5 30k R10 1k R11 0 5k LED1 U2 OPAMP 3T VIRTUAL VCC 3V VCC 3V R1 70 R2 4k VCC 3V R3 5k vdd 0V U1A LM324AM 3 2 11 4 1 XMM2 XMM1 电压表示数 电流表示数 图 6 2 有光时 第 7 章 调试及故障分析 调试 连接电路图 有光时 光敏电阻为小于 40k 测试比较器所连接的两 点的电压 压差应为零 发光二极管无电流经过 二极管不能点亮 无光时光敏电 阻阻值大于 40k 欧姆 测试比较器所连两点出现压差 二极管中有电流流过 自动 6 点亮 故障分析 主要故障存在于二极管是否发光 若不发光 则可能由于比较器所 连两点的压差不在二极管的开启电压范围内 若小于开启电压 则不足以使二极管 导通 若压差大于二极管所能承受的最大电压 则将二极管击穿 以上任何一种情 况的发生 二极管都不会点亮 第 8 章 设计总结 通过这次对光控灯的设计 了解了光控灯的设计思路 元器件及工作原理 认 识到了光控灯在现实生活中的应用 并且通过测量光照程度来实现灯点亮与否的自 动控制 顺应了当今社会节能减排的要求 虽然这只是一次的极简单的课程制作 可是平心而论 也耗费了我不少的心血 从理论设计到仿真软件的仿真 之后又经 历了方案的确定 这些过程都需要我们积极动手动脑 借鉴书本知识 联合自己的电 路图予以分析 本次实验设计可以说是对于以往所学的一次检测 过程不可谓不辛 苦 收获不可谓不丰厚 通过这次设计我学到了很多新的知识 也强化巩固了已经学习过的相关专业知 识 这次设计让我明白了 钻研的研究的重要性 提高了我理论知识与实践相结合 动手操作的能力 开阔了自己的视野 弥补了自己本学期所学知识的不足 为以后 的学习和生活