自动化1吴宝山

1、成绩 电工电子综合设计报告书 题 目 光电遥控开关电路 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 12自动化1班 组 长 姓 名 吴宝山 学 号 1204105053 同 组 学 生 纪云飞，朱鸿飞 设 计 地 点 工科楼C210 设 计 学 时 2周 指 导 教 师 杭阿芳、赵国树、刘旭明、吴敏 金陵科技学院教务处制一、 设计任务和要求设计一个电路，使其具有以下功能：1、 电路须弱电控制强电2、 本次设计的控制系统，控制电路均采用12V电源供电，要求控制的灯泡能快速反应光的变化3、 电路为光控电路，要求，当外界有光时，电路中的灯泡不亮；当外界没有光照时，电路中的灯泡亮

2、起二、 设计思路上图是该光控遥控开关电路原理方框图，由光敏电阻、逻辑电平翻转电路、通断控制开关、用电设备、以及电源电路（12V弱电电源）几个部分电路组成。光敏电阻（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电电阻制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。 通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。当光照在光敏电阻上时，光敏电阻的组织发生变化，阻值的变化会

3、反馈到逻辑电平电路中，转化为电信号，电信号输入到通断控制电路中，从而控制电路中灯泡的亮与灭。三、 电路原理1 555工作原理介绍。该电路图工作原理：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。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（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 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

4、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。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。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS

5、 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端TR。3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：高触发端TH

6、。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5k的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接

7、到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平这里555结成滞后比较器，当阳光照射到光敏电阻时，555的六号脚产生高电平，3号脚产生低电平，继电器不导通，所以灯不亮，当没有光照射时，光敏电阻增大，六号脚产生低电平，三号脚产生高电平，继电器导通，灯亮，从而实现电路的控制。 2、继电器电路原理介绍 继电器电路原理：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

8、加上一定的电压，线圈中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下返回原来的位置，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。 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系

9、统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。电磁式继电器一般由铁芯、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，

10、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）吸合。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”。一、继电器测试1、测触点电阻用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。2、测线圈电阻可用万能表R×10档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。3、测量吸合电压和吸合电流找来可调稳压电源和电流表，给继电

11、器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。4、测量释放电压和释放电流也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的1050，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。二、继电器的选用1.先了解必要的条件控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电路中的电压和电流；被控电

12、路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。2.查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑脚位及尺寸是否合适。因每个客户应用的范围不同，对继电器的脚位及外形尺寸都有要求。3.注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。四、 安装调试过程与结果在焊接安装之前，我们需要检查各元件，是否能正常工作：用万用表检查、

13、了解元件。发光二极管有两个接线柱，一个长的一个短的，长端为正极，短端为负极。可以利用万用表测量两种接法时的电阻值，可知道当正极接到长端，负极接到短端的时候，发光二极管的阻值比较小，此即是二极管的单向导通特性。可变电阻有三个引脚，它的接法和滑动变阻器的接法一样，有三端接入式和两端接入式，本实验采用两端接入式比较简单。采用两端接入时，其中一端必须接在中间的那个引脚上，另外一个在剩余的两个引脚中，可以任选一个（两者的区别是，滑动头的转动方向不一样）。选择好引脚后，可以将其接在万用表上，测其阻值的大小，转动滑动头，看顺时针转动时阻值是增加还是减小，这样做对调试电路时有好处，可以知道自己旋转的方向是增加

14、电阻还是减小电阻。继电器是本实验中引脚最多的器件。根据以前所学的知识可知道在继电器当中有一个带铁芯的电磁线圈，线圈一出两个引脚，剩下三个引脚是单刀双掷开关的三个接线柱。判断方法是：尝试法。即在五个引脚中选择两个引脚接入电源，在其中能够听到继电器开关吸合声的两个引脚即为继电器线圈引脚。接下来判断常闭触点，常开触点和刀臂触点。方法也是尝试法。将万用表和电阻组成一个测试电路，在剩下的三个引脚中选择两个引脚，直到万用表有度数为止，此时，没有接入的引脚便为常开触点引脚，另外两个是刀臂引脚和常闭触点引脚。接下来判断这两个引脚。方法依然是猜想验证法。假设其中一个是刀臂引脚，将刀臂引脚和常开触点连接在测试电路

15、上，然后在线圈引脚上接入电源，此时刀臂引脚掷向常开触点一端，常开触点和刀臂引脚接通，如果猜想正确则万用表会有读数，否则，万用表没有读数，猜想的引脚为常闭引脚。本实验所用的面包板的内部链接在破坏背面的绝缘胶带的情况下，可以揭开胶带看其内部线路的构造，以防不知道内部线路差错电路。当然最好的办法是：用测试电路在插孔上来回实验，猜想验证其内部构造。 检查无误后，即可按照电路图焊接电路板，焊接时要分清楚各个电阻的阻值大小，整流二极管的组装方向，以及555定时器的安装方向要安装正确，光敏二极管和LED灯的安装要分清楚正负极。 在焊接元器件的时候要注意不要产生虚焊，由于某些元器件的焊盘之间的距离过

16、小，在焊接的过程中要小心焊接不能让两个焊盘连接产生短路。元器件的安装和焊接完成以后要对所设计产品进行调试，在调试的过程中，要注意电源电压不能太高调试过程中通过调节滑动变阻器R3的阻值来调节光控开关的灵敏度。如果滑动变阻器R3的阻值过大可能导致光控开关的灵敏度过低，而使光控开关不能工作。通过调试要找到一个合适的临界点，使所设计的光控开关工作恰到好处。五、 总结本次课程设计，我们历时两周，在这次课程设计之前我们老师就给我们说过让我们提前为这次课程设计做准备，所以在这次课程设计开始之前我们就想好了自己要设计的课题，也为此做了相应的准备。本次设计开始之前准备的时候感觉设计的课题没有多大的难度，因为自己

17、心想着各种元器件的功能自己已经了解，设计光控开关的原理自己在心里也很清楚，想到这次的课程设计应该不会有太大的困难。但是当课程设计开始之后发现事实情况并没有自己想象的那么容易。 首先，在用Multisim仿真软件进行电路仿真的时候我们就遇到了困难。在用Multisim软件仿真的时候我们无法模拟出光照强度的变化，也就是说我们无法用光敏二极管来进行电路的仿真，最后我们选择了用滑动变阻器来代替光敏二极管，从而解决了这个问题。其次我们在进行调试时出现灯泡不会完全熄灭的情况，检查电路发现并无错误，最后放弃修改，谁知道回到宿舍用手电照着光敏电阻调试发现，原来是光照不够强烈，问题不攻自破。本次课程设计，我最大的收获就是通过自己反复的查阅资料，反复的翻看课本对各个以前自己自认为已经掌握的知识有了更深层次的认识，对各种元器件的用法有了更深的了解。而且通过电路的仿真与PCB板的制作我对Multisim仿真软件的功能和操作有了更加熟悉的掌握。今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重