光电式电子蜡烛资料

1、模电课程设计（论文）说明书题目如需 pcb 图联系 qq：136550109添加时请备注摘要光电式电子蜡烛一个模拟真实蜡烛的实验产品， 传统蜡烛有各种缺陷， 对大气造成污染且容易引起火灾， 光电式电子蜡烛用电路来实现蜡烛的功能， 利用火柴来点燃蜡烛，用嘴吹灭蜡烛，实现了无污染，无危害，而且随时可以开关，不会造成浪费。电路中利用 555 定时器、 UA741、光敏电阻对电路的控制。关键词： 运算放大器； 555 定时器；光敏电阻ABSTRACTPhotoelectric electronic candle a simulation of the real candle in the experi

2、mental products, traditional candles have various defects and easy to cause a fire, and the atmospheric pollution caused by, photoelectric electronic candle circuit to achieve a candle, using matches to light this candle, mouth to blow out the candles, realize the no pollution, no harm, and ready to

3、 switch, no waste. Circuit in the control of 555 timer, UA741, photosensitive resistance.Key words: operational amplifier; 555 timer; Photosensitive resistance目录1.光电式电子蜡烛的概述11.1 蜡烛的发展历史11.2 光电式电子蜡烛12.设计目标及其设计要求与设计指标22.1 设计目标22.2 设计要求和设计指标23.电路组成及其理论分析33.1 电路的组成33.2 理论分析34.元件选择44.1 运算放大器44.2555 定时器74

4、.3热敏电阻85.电路图105.1 电路原理图105.2 PCB 图106电路调试117.总结13参考文献14致谢15附录 A 元件清单16附录 B实物图171.光电式电子蜡烛的概述1.1 蜡烛的发展历史1809 年 6 月至 7 月间，法国化学家米歇尔欧仁舍夫勒尔收到一家纺织厂的来信，请他分析、确定他们寄来的一个软皂样品的成份。 在仪器设备非常简单、朴素的学校实验， 他研究了皂化过程中需要使用的各种油脂。 经过大量实验，他第一次发现了这样的事实： 在一切油脂中， 不论其来源如何， 脂肪酸的含量均占 95%，其余的 5%则是皂化过程中生成的甘油。通过研究他搞清了皂化过程的本质，同时他还有一项重

5、大的发现：当时用油脂做成的蜡烛，由于里面有甘油，燃烧时火焰带烟，气味难闻。若改用硬脂酸做成蜡烛，燃烧时不仅火焰明亮，而且几乎没有黑烟， 不污染空气。舍夫勒尔把他的发现告诉盖吕萨克（ Joseph LouisGay-Lussac），并建议两人共同研究如何具体解决这个问题。 他们用强碱把油脂皂化，再把得到的肥皂用盐酸分解，担取出硬脂酸。这是一种白色物质，手摸着有油腻感，用它制成的蜡烛质地很软，价钱更加便宜。 1825 年，舍夫勒尔和盖吕萨克获得了生产石蜡硬脂蜡烛的专利。 石蜡硬脂蜡烛的出现， 在人类照明史上开创了一个新时代。 后来，有人在北美洲发现了大油田， 于是可从石油中提炼出大量的石蜡，较理想

6、的蜡烛因此在全球得到了普及、推广。在古代尚未使用电力的情况下，蜡烛的照明作用尤为重要。但在高科技迅猛发展的今天， 人们在日常生活中已经一般不再使用蜡烛了， 蜡烛则更多的被赋予了感情色彩，例如情侣相约、生日晚餐、对亡灵的悼念、对未来的祈祷等等，特别是在纪念日和喜庆的日子里， 人们便会点起蜡烛。 另外，蜡烛也常会作为一种物理或化学实验的用品。1.2 光电式电子蜡烛光电式电子蜡烛是一种安全、 环保且方便的电子产品。 它克服了传统蜡烛会造成污染，会发热而且不安全的缺点， 避免了着火现象的发生， 使用发光二极管代替了实物蜡烛，可以多次循环使用。12.设计目标及其设计要求与设计指标2.1 设计目标设计一个

7、光电式电子蜡烛 ;实现火柴或打火机照亮下， 发光二极管发光 ,采用吹气开关实现发光二极管停止发光。2.2 设计要求和设计指标1、采用光敏管在使用火柴或打火机照亮下使发光管发光作为蜡烛；2、通过时基集成电路、继电器和吹气开关实现对发光管的控制；23.电路组成及其理论分析3.1 电路的组成电路主要包括 555 定时器组成的控制电路， UA741 组成的放大电路，发光二极管组成的蜡烛。3.2 理论分析整个电路由直流稳压电源的 +5V 插口供电，接通电源后，用打火机向热敏电阻 RT2 加热，其电阻会减少， 导致 555 定时器 2 号接口的电压小于 1/3VCC ，555定时器工作，使发光二极管发光，

8、即点亮蜡烛。当要熄灭蜡烛时，向热敏电阻吹气，使得运算放大器 UA7413 号脚的电压增加，通过运算放大器后，通入 555 定时器 6 号脚的电压大于 2/3VCC,使 555 定时器停止工作，发光二极管熄灭，即实现了灯的关闭。开启电路包括 555 定时器和一个 10k 的热敏电阻，用热敏电阻控制 555 定时器的输入电压，进而控制电路的开启。关闭电路包括一个用于放大电路电压的 UA741 型运算放大器和一个 10k 的热敏电阻，热敏电阻两端的电压控制 UA741 的正向输入端，然后与 555 定时器的 6 号脚相连，进而熄灭蜡烛。照明电路，也就是电路中的蜡烛，由 5 个发光二极管构成，并带有

9、5 个 500 的电阻保护发光二极管。34.元件选择4.1 运算放大器741 型运算放大器具有广泛的模拟应用。 宽范围的共模电压和无阻塞功能可用于电压跟随器。 高增益和宽范围的工作电压特点在积分器、 加法器和一般反馈应用中能使电路具有优良性能。此外，它还具有如下特点：无频率补偿要求；短路保护；失调电压调零；大的共模、差模电压范围；低功耗。741 型运放双列直插封装的俯视图如图1（ a)所示。紧靠缺口（有时也用小圆点标记）下方的管脚编号为 1，按逆时针方向，管脚编号依次为2，3，, ， 8。其中，管脚 2 为运放反相输入端，管脚 3 为同相输入端，管脚 6 为输出端，管脚 7 为正电源端，管脚

10、4 为负电源端，管脚 8 为空端，管脚 1 和 5 为调零端。通常，在两个调零端接一几十千欧的电位器，其滑动端接负电源，如图 1(b)所示。调整电位器，可使失调电压为零。(1）UA741 符号图 1 UA741 符号运算放大器属于使用反馈电路进行运算的高放大倍率型放大器， 其放大倍率完全由外界组件所控制， 透过外接电路或电阻的搭配， 即可决定增益 （即放大倍率）大小。图 5-1-1 为运算放大器于电路中的表示符号，可看出其包含两个输入端，其中（）端为非反相 (Non-Inverting) 端，而（）端称为反相 (Inverting) 端，运算放大器的作动与此二输入端差值有关，此差值称为“差动输

11、入”。通常放大器的理想增益为无穷大，实际使用时亦往往相当高（可放大至105 或 106 倍），故差动输入跟增益后输出比较起来几乎等于零。4(2)UA741 管脚图图 2 UA741 管脚图（管脚说明： 1 和 5 为调零端， 2 为正向输出， 3 为方向输出， 4 接地， 6 为输出端， 7 接电源， 8 空脚）3） UA741 内部原理图图 3 UA741 内部原理图（4）UA741 输出入电压关系图5图 4 UA741 输出入电压关系图741 运算放大器使用时需于7、4 脚位供应一对同等大小的正负电源电压VDC与 VDC ，一旦于 2、3 脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出

12、端，唯运算放大器具有一特色， 其输出电压值决不会大于正电源电压VDC或小于负电源电压 VDC ，输入电压差经放大后若大于外接电源电压VDC 至VDC 之范围，其值会等于 VDC 或 VDC ，故一般运算放大器输出电压均具有如图 5-1-4 之特性曲线，输出电压于到达 VDC 和 VDC 后会呈现饱和现象。（5）UA741 基本输出入关系图图 5UA741 基本输出入关系图6UA741 运算放大器之基本动作如图 5 所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出； 若以相同电压信号在反相输入端输入， 则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。 而当对放大器两输入端同时

13、输入电压时，则是以非反相输入端电压值 (V1)减去反相输入端电压值 (V2) ，可于输出端得到 (V1 V2) 经过倍率放大后之输出。4.2555 定时器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。（ 1） 555 定时器管脚图图 6555 定时器管脚图

14、（管脚说明： 1 接地， 2 为触发端， 3 为输出端， 4 为复位端， 5 为控制电压， 6 为门限， 7 为放电端， 8为电源接入端。）（2）555 定时器内部框图图 7555 定时器内部框图7（ 3） 555 定时器工作原理如图 7 可看出， 555 定时器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。 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A1 的反相输入端的电压为2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端

15、TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 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A1 的输出为 1，A2 的输出为0，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。（ 4） 555 定时器的功能表表 1555 定时器功能表输入输出RVVVTD状态D1112O0 xx低导通1?VCC?VCC低导通1?V不变不变CCCC1?VCC?VCC?VCC高截止4.3热敏电阻热敏电阻器是敏感元件的一类， 按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（ PTC）和负温度系数热敏电阻器（ NTC ）。

16、热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大， 负温度系数热敏电阻器 （NTC ）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。在设计中，使用两个热敏电阻来控制蜡烛的亮和熄灭。1）热敏电阻的符号图 8 热敏电阻符号82 热敏电阻电阻值的变化热敏电阻阻值与温度的变化的关系式：RT=RN exp B(1/T-1/TN).(1)RT:在温度 T(K) 时的 NTC 热敏电阻阻值。RN:在额定温度 TN(K) 时的 NTC 热敏电阻阻值。T:规定温度。B:NTC 热敏电阻的材料常数，即热敏指数。exp:以自然数 e 为底的指数（

17、 e=2.71828.）。（ 3）热敏电阻的材料常数热敏电阻的材料常数用B 来表示，其计算公式为：B=T1T2/(T2-T1) LN(RT1/RT2).(2)RT1:温度 T1(K) 时的零功率电阻值。RT2 温度 T2（ K）时的零功率电阻值。T1、 T2：两个被指定的温度（K）。95.电路图5.1 电路原理图图 9 电路原理图5.2 PCB 图在电路原理图无误后，便可导出其PCB 图，并进行连线。电路的PCB 图如下：图10 PCB图10电路调试（ 1）电路测试图如图11 所示：图 11光电式电子蜡烛测试图如图 11 所示，初始状态为与 555 定时器 2 号腿相连的电路中， 开关打到 R

18、4，即电路下半部分电阻为 10k；而与运算放大器正向输入端相连的电路中，开关打到 10k ，即上半部分电路电阻为 10k 。（ 2）当要点燃蜡烛，则将右边开关打到R7，即输入电阻为1k，测试图如图所示。图 12蜡烛点燃测试图如图 12 所示： 555 定时器 2 号腿输入电压 U1 为 2.63V，而 VCC 为 9V ，则U11/3VCC,所以蜡烛被点燃。而 6 号腿输入电压 U2 为 1.48， U22/3VCC, 所以蜡烛熄灭。3） U2 的变化可以求出运算放大器 UA741 的放大倍数， UA741 反向输入电压为 2.81V，因此，其放大倍数A=8.01/(6.36-2.81)=2.26127.总结通过本次制作光电式电子蜡烛，是我对于电路原理图的绘制有了更深的理解，将我在书上学到的许多理论都运用到了实践之中，给我带来了很大的益处。作为工科类