光控电路课程设计

1、LED心型光控音乐彩灯课程制作说明书电工学电子技术课程设计题目：LED心型光控音乐彩灯 学院：应用技术学院 专业：14车辆工程 学号：1428062124 姓名：乔斌 指导老师：秦国防 2016年5月28日 前言随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的样式越来越多、适用的场合变得越来越多，控制与设计变的更加重要。而且贴近我们的实际生活。声光控彩灯控制电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声控电路是利用声控制电路工作的电子开关。由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中，所以，有很

2、大的重用作用。该电路在设计时应用了仿真软件，来进行仿真然后才确定下来的，虽然用的仅仅是EWB软件，但是在论文中也是比较有特色。能够使人们在不知不觉中感受方便。由于近年来我国的音乐彩灯行业的迅速崛起，中国已经成为彩灯产品的主要输出国之一。努力增加音乐彩灯的控制和不同档次、花样、应用于不同的场合的开发，加快绿色、音乐彩灯光源产品的开发推广和应用是我国目前彩灯行业材行业结构调整的重点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般音乐彩灯器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为电器产品出口大国。

3、 展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国市音乐彩灯器场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面：、卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀。这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的变化。城市点缀工程方面：城市广场、绿地、道路、建筑物泛点缀，已从大城市发展到中小城市。根据国内外市场需求预测，我国音乐彩灯的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高彩灯产品的质量和档次进一步提高彩灯的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对音乐彩

4、灯提出更高的要求。对不同场合的彩灯提高了要求，也需要我们生产企业适应新标准的要求，为各类场所提供相应的产品。目录 摘要.1一、绪言.12、 LED灯的发展历史.33、 LED灯的优点.41. 发光效率高.42. 耗电量少.43. 使用寿命长.44、 LED灯的发光原理、机理.51、 LED灯的发光原理.42、 LED灯的发光机理.45、 LED的主要参数.46、 总体方案.61、 电路的工作原理.62、 器件的选择及检测方法.73、 安装制作.107、 结果和结论.128、 总结.129、 参考文献.14键入文字摘要该制作主要介绍的是关于声光控的电路制作。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电

5、阻在有光的时候LED灯就会慢慢的熄灭，当光敏电阻黑暗的时候LED灯就会变亮。基于这种原理能够联想到现在楼道等地方，当人走过时只需要用手轻轻拍一下LED灯就会自动变亮，人离开后就会熄灭。这样就给生活中带来了相应的方便，同时，也能够达到节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节点节能，能够实现更多的自动化，所以，现代生活中，这种LED灯被广泛的应用，受到欢迎。 一、绪言随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、 节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；广泛

6、应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中，所以，有很大的重用作用。该电路在设计时应用了仿真软件，来进行仿真然后才确定下来的，虽然用的仅仅是EWB软件，但是在论文中也是比较有特色。能够使人们在不知不觉中感受方便。1.课题背景 随着千年钟声的敲响,历史的车轮被推进了一个新的世纪21世纪。站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代

7、科技。也因如此，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。是的，也许你不禁要问：“为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效”。我想这要归功它的结构及发明原理啊！这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？带着这个问题，我们共同选择了这个课题制作，一起从课题研究中找到答案！2.课题制作的目的和意义 研究目的和意义：通过这次的课题制作我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也

8、希望这次的制作能让我们进一步地了解电子技术这门课，而不是仅局限与课本知识以内。将实践与理论相结合，初步掌握所学知识，从而实现课堂外的又一次提高。2、 LED灯的发展历史 LED是一种能够将电能直接转化为可见光的半导体发光器件，材料使用III-V族化学 元素如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等，发光原理是将电能直接转换为光能，也就是对化合物半导体施电流，透过电子与电洞的结合，能量会以光的形式释出，形成发光的效果，属于冷性发光，理论寿命长达十万小时以上。最早LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是砷磷化镓（GaAsP），发红光（p=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有

9、千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素铟（In）和氮（N ），使LED产生绿光（p=555nm），黄光（p=590nm）和橙光（p=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了砷铝化镓（GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。LED具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点，被广泛应用于信号指示、数码显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，近年来又生产出用超高亮白光LED发光二极管组装的照明灯。与传统的照明灯相比，在功耗、亮度与寿命方面以无与伦比

10、的优势成为21世纪新光源，使得它越来越多地用在彩灯装饰和照明领域。未来白光LED发光二极管的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内外照明灯具。LED最大的特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快(约在10-9秒)、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及运用于声光控灯上的最佳光源。 3、 LED灯的优点1. 发光效率高 LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24 lm/W，荧光灯50-70 lm/W，钠灯90-140lm/W，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到100-200 lm/W，而且其光

11、的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国都加紧了提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大提高。2. 耗电量少 LED的反应速度快，可在高频操作,同样明效果的情况下，耗电量是白炽灯的八分之一，荧光灯管的二分之一。日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一般的白炽灯和荧光灯。每年可节约资源相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯而言，同样效果的一只日光灯40W，而采用LED每只的功率只有8W，而且可以七彩变化。3. 使用寿命长 LED采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲

12、击和震动，不易破碎。单个LED发光二极管，当亮度减半时，理论寿命可达到10万小时。LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。而且，LED照明器材的整体封装材料 (如灯带塑料和灯壳)在日晒雨淋下容易损坏，也直接影响LED照明器材的整体寿命。4、 LED等的发光原理、机理1.LED灯的发光原理 发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，

13、在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。2.LED灯的发光机理 PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理5、 LED的主要参数 LED是利用化合物材料制成pn结

14、的光电器件。它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。 普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555570 nm。6、 总体方案1. 电路的工作原理 加入光控电路，当光线变暗(或是变强)时.18只LED灯循环闪动，蜂鸣器奏乐曲。当光线再次变强(或是

15、变暗)时,电路停止工作。利用光敏电阻作为感光元件，可通过跳线帽设置亮触发或是暗触发两种工作模式，另一组跳线可用于设置蜂鸣器是否静音。说明：1.发光二极管D1-6红色，D7-12黄色，D13-18绿色不能装错。因为不同颜色的发光二极管，要想达到基本相同的亮度通过的电流不同，电路中R2R4R6分别是红黄绿发光二极管的限流电阻。 2.电路中的光敏电阻的作用是通过选择GMP1的跳线来实现亮触发或暗触发的选择。3.GMP2的跳线选择静音与否。电路图如下所示：2. 器件的选择及检测方法测量方法：二极管的选择及检测 二极管采用普通的整流二极管IN4001IN4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定

16、范围内选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1K档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（R*100和R*1K），将表笔接触电容器两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向R=无穷方向返回，最后稳定处即漏电电阻值。 电容的检测 一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器内部短路。若指针不动，始终指在R=无穷处，则意味着

17、电容器内部短路或已失效。对于电容量在0.1F以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，故不能此法侧漏电阻或判定好坏。电解电容器的极性检测： 电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑表笔与万用表内电池正极相接（采用数字万用表时，红表笔接电池正极）。但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。二极管测试 二极管主要分为三种：整

18、流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10K，其它用1K档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细.半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极.三极管测试和所有元件一样三极管也要打磨引脚，然后在进行测试。用手拿住元件，用指针表来回测量六次，判断出基极、是PNP型还是NPN型。 若：红笔不动PNP型； 黑笔不动NPN型。如果是NPN型：用手捏住三支引脚，

19、用表笔测试两边引脚，并交换表笔；若指针偏转较大，黑表笔接的是集电极，另一方则是发射集。如果是PNP型：步骤与NP N型一样，但当指针偏转较大是，黑笔接的是发射极，另一方则是集电极。三极管除了判断其管型和极点外，还要判断出它所处的状态，是截止、饱和、还是放大。3. 安装制作 准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量，做到心中有数。 焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、蜂鸣器、整流二极管、三极管、等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。3.1 手工焊接方法手工焊接是

20、传统的焊接方法，虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接了，但对电子产品的维修、调试中不可避免地还会用到手工焊接。焊接质量的好坏也直接影响到维修效果。手工焊接是一项实践性很强的技能，在了解一般方法后，要多练；多实践，才能有较好的焊接质量。3.2 手工焊接握电烙铁的方法有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。3.3 手工焊接一般分四步骤进行准备焊接：清洁被焊元件处的积尘及油污，再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰，让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处，以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接

21、触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件，则待烙铁头加热后，用手或银子轻轻拉动元器件，看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊锡过多，可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤，也不要甩到印刷电路板上!)，用光烙锡头“沾”些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时，可以用电烙铁头“蘸”些焊锡对焊点进行补焊。检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固，是否有与周围元器件连焊的现象。3.4 焊接步骤一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。应按如下步骤进行焊接与安装：（1）清查元器件的数量及质量，并及时更换不合格的元件；（2）由孔距确定元件的安装方式，电阻器采用卧式安装，涤沦电容器、电解电容器采用立式安

22、装，并都要求紧贴电路板。（3）由于红外线发光二极管和两个光敏三极管直接伸出外壳，因此在安装这几只元件时，全部在线路板的焊接面。各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、假焊及短路，焊后剪去多余引脚，并检查所有焊点，确认无误后方可通电测试。七、结果和结论1.实验结果：白天或光线较强时，当光线照射到光敏电阻上时，LED灯不亮；夜间或光线较暗时，光敏电阻因无光照呈低阻，LED灯变亮。2.实验结论：制作原理清晰，在整个制作过程中，本着节约的精神，我们用的都是简单廉价的元器件，降低了系统成本；同时这次课程制作对我们所学电子技术这门课起到了加深和巩固的作用，锻炼了我们主动学习的能力、与他人合作的能力，提高了

23、我们的综合动手能力。八、总结 1. 过这次模拟电子技术的实习，我感觉收获很多。使我们懂得了做一件一种产品是很严谨的事情，而且要把所学的知识运用到实践并不像想象的那么简单。设计一开始无从下手，经过到处查阅资料还有老师的帮助下，终于顺利展开并得以圆满完成。我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我们，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的，对模电知识有了更深层次的理解。在课程设计期间，我学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力，我拿到工具后，还很陌生，通过接触使用这些工具，才明白这些工具的用处。让我接触到了这些我们平时接触不到的工具，使我对这些我们以后用到的工具有了出初步概念。选择和购买零件，给我们带来了不小的困难，开始我完成了设计阶段，选择好了零件去购买