光电电路课程设计

1、常熟理工学院课程设计（报告）课程设计报告课程 光电电路课程设计 题目 光线遥控开关 系 别 物理与电子工程学院 年 级 2010级 专 业 光电信息工程 班 级 光电101 学 号 050310129 学生姓名 指导教师 职 称 设计时间 2013/4/152013/4/26 目 录引言1一 题目要求与方案论证21.1设计题题目21.1.1题目要求21.1.2 方案论证2二 电子线路设计与实现52.1Multisim仿真电路设计图52.1.1 电路设计52.1.2电路分析5三 结果与分析63.1 光控的实现63.2两种状态各引脚电平变化6四 总结与体会8参考文献912引言传统的机械式手动开关已

2、经越来越满足不了现代人追求完美生活空间的需要。随着人们生活水平的不断提高，科学技术的不断进步，数码无线遥控技术取代传统手动开关已成为现代人追逐的潮流。其中光线遥控开关的发展于应用越来越受到人们的关注，因为只要有光照射作为条件来实现用电器的开关断开或闭合十分方便。而光敏三极管做为光线接受器具有较强的灵敏度，可以根据光强变化来改变内阻阻值，所以如今被广泛应用于电路的设计中。光线遥控开关因其方便简单，广被人所接受运用在实际生活中一 题目要求与方案论证1.1设计题题目 光线遥控开关设计1.1.1题目要求性能要求:使用时只要用手电筒或玩具激光笔照射一下开关上的光敏管就能控制被控电器电源的通断。电路中采用

3、电源电路，光线接受电路和双稳态触发器等部分组成。电源电路可输出12V左右的直流电压供整机用电。光线接收由光敏三极管来构成，受光线的照射，光敏三极管内阻降低，无光照时，光敏三极管内阻增大。1.1.2 方案论证系统框图 电源电路光线接受电路双稳态触发器图1 系统整体模块图芯片介绍555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与

4、TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。图2  555定时器内部方框图555电路的内部电路方框图如图2所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一

5、个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。 图3继电器 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中

6、就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。二 电子线路设计与

7、实现2.1Multisim仿真电路设计图2.1.1 电路设计此电路设计通过滑动变阻器R2改变阻值大小来等效光敏三极管图4 光线遥控开关计电路图2.1.2电路分析 当有光照射时，减小滑动变阻器的阻值来等效光敏三极管的内阻减低，此时2，6引脚输入信号低于，触发器置位，555的3脚输出高电平，继电器中有电流通过，继电器开关闭合，小灯泡点亮，达到自动控制用电器开关闭合的功能；当无光照射时，加大滑动变阻器的阻值来等效光敏三极管的内阻增大，此时2，6引脚输入信号超过，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，继电器中无电流通过，继电器开关断开，小灯泡熄灭，达到自动控制用电器开关闭合的功能。三 结果与分析3

8、.1 光控的实现 图5光控开关的仿真波形图 当有光照时，减小滑动变阻器的阻值（相当于光敏三极管的内阻减低），此时灯亮。3.2两种状态各引脚电平变化图6 2脚电平变化图8 6脚电平变化图7 3脚电平变化 四 总结与体会在为期两周课程设计实验中，完成了“光线遥控开关”的设计。本系统可以控制路灯、楼梯、库房等灯光的智能照明，即在有光是灯始终不亮；在无光时灯亮并且会延时一定的时间。从而实现节能节电的效果。本设计主要通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求。但在设计过程中碰到的最大问题就是光敏电阻的阻值在零的时候灯才会亮，显然这是不符合实际的。最终经过团队的研究解决了这个问题。其次中途也碰到继电器

9、方面的问题，由于很好使用并且对其原理不了解，最终也无法完成接线，最后通过查询资料也很快掌握了其基本用法，自然而然顺利的完成了接线工作。这次的设计仍然有很多的不足，做得比较辛苦效果却也不是很好，从中反映出平常很多东西都学的不够透彻，主要是上课听懂后就疏于下课复习巩固。但我们觉得自己的确学到了许多知识。以前学习模拟和数字电子技术的时候，总觉得没有什么实用性，而现在才发现那种想法是完全错误的，只是在真正用到要学的东西时才发现根本没有完全掌握。这种习惯养成的惰性往往在最后耽误自己更多的时间，因此有必要去改变自己的学习方式。课程设计的每一处细节都是一份锻炼。将平常所学的知识紧密地与实践联系在一起，通过查

10、阅资料不断充实而得到设计的灵感，在此过程中把所有的知识转化为真正对自己有用的东西，敢于去动手，敢于去实践，敢于去偿试，敢于去面临挑战，不怕失败，不再放过自己每一个灵感的火花。从而得到能力的提高。参考文献1 陈建肖,陶振宁等.光波长转换技术介绍m.电信科学，20002 徐荣，纪越峰等.波长转换技术及其对光网络性能影响的研究m.光通信技术，20003 Domenico Campi.Wavelength.Conversion Technologies.Photonic. J.Network Communications, 2:1, 2000.85964 杨今强等.全光波长转换技术m.红外与激光工程，19975 邵钟浩，张国强等.全光波长转换技术及其新进展m.光电子技术，20016 方捻，黄肇明.全光波长转换器及其研究进展m.光通信技术，20027 杨淑