东北大学模电实验报告--光敏电阻驱动LED实验
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光敏电阻实现光控开关（驱动继电器）电路设计实验报告
一、 实验设计要求
本实验内容是利用光电器件（光敏电阻 Rp） ，通过光照变化，实现对继电器的控 制，从而控制发光二极管的亮灭。 （1）了解继电器，光敏电阻的工作原理，自行下载相关芯片资料，继电器型号 为 HRS1H-S-ＤC5V，光敏电阻型号为 G5516。 （2）分析电路设计中三极管 Q1，Q2，二极管 D1 在电路中的作用。 （3） 补充电路设计， 合理利用合理设计电阻参数 R1~R6， 实现对继电器的控制。 （4）当光照强度逐渐增加时，发光二极管将切换状态，测量电路图中 U1~U3 电压。当无光照时，测量电路图中 U1~U3 电压。并分析电压变化原因。 （5）撰写实验总结报告，报告内容不少于 1000 字
我们选择所给电阻中最小的 330Ω电阻作为 R4 R5。 R6 的作用是耦合前后两级电路。相较于直接耦合，电阻耦合具有 减弱两级间静态工作点相互影响程度、抑制零点漂移、稳定放大倍数的优 点。R6 的阻值不宜过大，否则会导致 U2 变化范围过小，影响开关电路 的灵敏度。实验中，我们选择 1KΩ电阻作为 R6，电路可以正常工作。
二、 实验原理
（1） 实验原理图：
（2） 原理分析：
光敏电阻
有光
无光
Rp 阻值减小
Rp 阻值增大
U1 低电平 0.352
U1 高电平 2.078
U2 低电平 0.125
U2 高电平 1.356
U3 高电平 4启 动电压，引脚 3、6 闭合 LED1 亮 LED2 灭
三、电路设计实验感想:
以往的实验课上， 我们都是照着电路图连线， 自己思考的地方并不多， 往往并不是很懂实验原理就可以完成实验。而在这个实验中，我们不仅需 要自己设计导线的分布， 还需要自己计算电阻的大小。实验过程中我们自 己动手查有关晶体管、继电器的资料，最终完成了电路的设计。 焊接好电路板之后， 电路并没有安照我们设想的那样工作，继电器始 终没有任何反应，LED2 一直亮，LED1 始终不亮。之后，我们两人通过 逐点测量电压的方式，发现 Rp 与 Q1 之间的导线没有焊接。解决问题之 后，光控开关正常工作，我们两人都十分兴奋。虽然比别的同学晚一个多 小时完成实验， 但我觉得有这样一个解决问题的经历要比顺顺利利的完成 要有意义得多。
U25 小于继电器启 动电压，引脚 4、6 闭合 LED2 亮 LED1 灭
（3） Q1Q2D1 作用分析 Q1:与相关电阻构成射极电压跟随器。将电压 U1 的变化传递到晶体 管 Q2。 Q2:起开关作用。 当 Q2 工作在饱和区时， 将打开继电器， LED1 亮;Q2 工作在截止区时，将关闭继电器，LED2 亮。 D1:续流(吸收)二极管，继电器通断时会产生很大的反向电动势，这 个电动势会损坏电路。D1 可以为这个反向电动势提供回路，从而避免其 损坏晶体管 Q2 或电路其他部分。 （4）补充电路设计 R1=1.70 kΩ R2=1,25 kΩ R3=0.83 kΩ R4=400Ω R5=400 Ω R6=1 kΩ R1,R2 的比值决定了光敏电阻上的分压大小，其数值是根据完成后 的电路测量得到的。 R3 的作用是调节 U2 的大小，如果 R3 太小，无论如何调节 R1，R2 的阻值，U2 都会小与 Q2 的开启电压，Q2 会一直处于截止状态；如果 R3 太大，将导致 U2 过大，Q3 会一直处于饱和状态，在这两种情况下， Q2 会失去开关功能。 经过计算与实验， R3=0.83 kΩ可以使电路正常工作。 R4、 R5 起限流作用， 防止流过 LED 的电流过大， 烧坏发光二极管。
一、 实验设计要求
本实验内容是利用光电器件（光敏电阻 Rp） ，通过光照变化，实现对继电器的控 制，从而控制发光二极管的亮灭。 （1）了解继电器，光敏电阻的工作原理，自行下载相关芯片资料，继电器型号 为 HRS1H-S-ＤC5V，光敏电阻型号为 G5516。 （2）分析电路设计中三极管 Q1，Q2，二极管 D1 在电路中的作用。 （3） 补充电路设计， 合理利用合理设计电阻参数 R1~R6， 实现对继电器的控制。 （4）当光照强度逐渐增加时，发光二极管将切换状态，测量电路图中 U1~U3 电压。当无光照时，测量电路图中 U1~U3 电压。并分析电压变化原因。 （5）撰写实验总结报告，报告内容不少于 1000 字
我们选择所给电阻中最小的 330Ω电阻作为 R4 R5。 R6 的作用是耦合前后两级电路。相较于直接耦合，电阻耦合具有 减弱两级间静态工作点相互影响程度、抑制零点漂移、稳定放大倍数的优 点。R6 的阻值不宜过大，否则会导致 U2 变化范围过小，影响开关电路 的灵敏度。实验中，我们选择 1KΩ电阻作为 R6，电路可以正常工作。
二、 实验原理
（1） 实验原理图：
（2） 原理分析：
光敏电阻
有光
无光
Rp 阻值减小
Rp 阻值增大
U1 低电平 0.352
U1 高电平 2.078
U2 低电平 0.125
U2 高电平 1.356
U3 高电平 4启 动电压，引脚 3、6 闭合 LED1 亮 LED2 灭
三、电路设计实验感想:
以往的实验课上， 我们都是照着电路图连线， 自己思考的地方并不多， 往往并不是很懂实验原理就可以完成实验。而在这个实验中，我们不仅需 要自己设计导线的分布， 还需要自己计算电阻的大小。实验过程中我们自 己动手查有关晶体管、继电器的资料，最终完成了电路的设计。 焊接好电路板之后， 电路并没有安照我们设想的那样工作，继电器始 终没有任何反应，LED2 一直亮，LED1 始终不亮。之后，我们两人通过 逐点测量电压的方式，发现 Rp 与 Q1 之间的导线没有焊接。解决问题之 后，光控开关正常工作，我们两人都十分兴奋。虽然比别的同学晚一个多 小时完成实验， 但我觉得有这样一个解决问题的经历要比顺顺利利的完成 要有意义得多。
U25 小于继电器启 动电压，引脚 4、6 闭合 LED2 亮 LED1 灭
（3） Q1Q2D1 作用分析 Q1:与相关电阻构成射极电压跟随器。将电压 U1 的变化传递到晶体 管 Q2。 Q2:起开关作用。 当 Q2 工作在饱和区时， 将打开继电器， LED1 亮;Q2 工作在截止区时，将关闭继电器，LED2 亮。 D1:续流(吸收)二极管，继电器通断时会产生很大的反向电动势，这 个电动势会损坏电路。D1 可以为这个反向电动势提供回路，从而避免其 损坏晶体管 Q2 或电路其他部分。 （4）补充电路设计 R1=1.70 kΩ R2=1,25 kΩ R3=0.83 kΩ R4=400Ω R5=400 Ω R6=1 kΩ R1,R2 的比值决定了光敏电阻上的分压大小，其数值是根据完成后 的电路测量得到的。 R3 的作用是调节 U2 的大小，如果 R3 太小，无论如何调节 R1，R2 的阻值，U2 都会小与 Q2 的开启电压，Q2 会一直处于截止状态；如果 R3 太大，将导致 U2 过大，Q3 会一直处于饱和状态，在这两种情况下， Q2 会失去开关功能。 经过计算与实验， R3=0.83 kΩ可以使电路正常工作。 R4、 R5 起限流作用， 防止流过 LED 的电流过大， 烧坏发光二极管。