光控照明电路的设计

陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：光控照明电路的设计所属系部：电子工程学院指导老师：职称：高级讲师学生姓名：班级、学号:专业：电气自动化技术年月日陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：光控照明电路的设计任务与要求：能对周围的光线做出反应，即当周围的光线较弱（以人的感官为主）时；能自动打开照明装置，当周围的光线较强时自动关闭照明装置；能控制功率为1000W的照明装置。

时间：年月日至年月日所属系部：电子工程学院学生姓名：学号：专业：电气自动化技术指导单位或教研室：电子技术教研室指导教师：职称：年月日摘要对采用光敏二极管和照明控制继电器为基本元件组成的照明光控制电路进行了研究。

光控照明电路，能根据光照的强弱自动调节灯光的亮暗程度，具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能等特点。

介绍了其电路组成、工作原理和参数设计。

关键词：光敏二极管、继电器目录目录 (4)1 绪论 (4)2 毕业设计的题目与要求 (5)3 设计方案 (7)1方案一：光控电子开关 (7)2方案二：光敏电阻 (8)3方案三：光敏电阻 (9)4 电路设计 (12)结束语 (16)谢辞 (17)参考文献 (18)1 绪论随着我国经济的迅猛发展，国民对电能的使用日益提高，于此而来的就是电能的浪费。

目前国内路灯照明光源一般采用高压钠灯、高压汞灯和金属卤化物灯。

常出现开得早，关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象。

不仅造成巨大的电能浪费、影响人们的日常生活，而且由于不及时开灯，一些交通事故频频发生，给国民经济带来一大笔不必要的损失，更是损害了我们的人身安全、财产安全，甚至一些小的街道黑灯瞎火的街道会出现抢劫等犯罪现象，由此小小的路灯引发的一系列连锁效应导致损害一个城市的城市形象、影响了社会治安和交通安全，从而影响了城市的投资环境。

总之，随着城市改造步伐的加快，基础设施的建设越加的完善，无论是大的国道、高速，还是小的马路、街道，大大小小的路灯是必不可少的，调查结果表明，街道路灯用电情况已经大到不容我们忽视的地步，现有的路灯管理方式方法已远远不能满足城市道路发展与管理的需求，必须依靠现代化的高科技管理手段。

为了城市安全起见，我们必须对这些公共路灯做些现代化的管理和规划。

与此同时，光控照明开关的发明与使用就显得十分重要本文基于光敏电阻的基本原理，设计了一个基于光控照明开关的路灯自动控制系统，白天有光照时，路灯熄灭，夜幕降临时光照较小或者没光照时，照明等自动打开，实现了路灯的智能控制。

3 设计方案1方案一：光控电子开关光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。

该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

工作原理：电路如上图所示，220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。

白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。

此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。

电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。

夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。

RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。

安装与调试：安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间灯光的直接照射。

调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。

2方案二：光敏电阻光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。

这些材料在特定波长的光照射下，产生载流子参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应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）。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻电路图3方案三：光敏二极管光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。

光敏二极管，超毅电子供应。

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。

它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。

没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。

当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。

它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。

这种特性称为“光电导”。

光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。

如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

光敏二极管、光敏三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。

光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。

光敏三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。

光敏三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。

同光敏二极管一样，光敏三极管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射。

检测光敏二极管，可用万用表Rx1k电阻档。

当没有光照射在光敏二极管时，它和普通的二极管一样，具有单向导电作用。

正向电阻为8-9kΩ，反向电阻大于5MΩ。

如果不知道光敏二极管的正负极，可用测量普通二极管正、负极的办法来确定，当测正向咆阻时，黑表笔接的就是光敏二极管的正极。

当光敏二极管处在反向连接时，即万用表红表笔接光敏二极管正极，黑表笔接光敏二极管负极，此时电阻应接近无穷大(无光照射时)，当用光照射到光敏二极管上时，万用表的表针应大幅度问右偏转，当光很强时，表针会打到0刻度右边。

当测量带环极的光敏二极管时，环极和后极(正极)也相当一个光敏二极管，其性能也具有单向导电作用和见光后反向电阻大大下降。

区分环极和前极的办法是，在反向连接情况下，让不太强的光照在光敏二极管上，阻值略小的是前极，阻值略大的是环极。

通过以上三种方案的比较，光敏二极管我认为是最合适的选择因为他不光有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。

光敏二极管电路图4 电路设计如下图所示的光控照明电路，其工作原理是：当黄昏来临时，光照度逐渐减弱，光敏电阻RL的阻值逐渐增大，R2前端的电压随RL的增大而降低，R2后端的电压降至IC门限即1/3VDD上下波动，IC的3脚输出由原来的低电平变为高电平，继电器得电，灯亮。

随阻值的增大输出电压也逐渐增大。

如果此时光照度的波动引起R2后端电压在1/3VDD上下波动，因不能达到2/3VDD，即IC的上门限，所以IC的3脚输出保持不变，即使此时偶然光强（如闪电）照射光敏电阻RL（小于1.5秒）引起R2前端电压突然变高于2/3VDD，因R2前端必须经过R2对R3充电，所以R2后端的电压不能突变，IC的３脚输出仍然保持不变。

当在太阳光低下时。

由于光照比较强，所以ＲＬ的阻值逐渐减小，Ｒ２的前端电压升至ＩＣ的上门限，即２／３ＶＤＤ时，ＩＣ的３脚输出由原来的高电平变为低电平，继电器失电，灯灭。

如果此时的光照度的波动引起Ｒ２的后端电压在２／３ＶＤＤ上下波动，因不能达到１／３ＶＤＤ时，即ＩＣ的下门限，所以ＩＣ的３脚输出保持不变。

元件选择：ＲＬ亮电阻小于３Ｋ欧姆即可，其他元件按图接线即可。

光控照明电路我所制作的电路板是由：电源电压可以接9-12伏交流直流；继电器电流上所接的最大电流为7A，但是不能超过5A以保留安全余量；继电器上的可控电压可以接0-220V 交流或者是0-125伏直流；感光元件我所用的是光敏二极管。

5 电路制作与检测在我焊接电路的时候出现了一系列的问题，由于我所焊接的电路板都是比较小的元件，所以这在焊接技术上的要求是比较搞的，而且我的电路板也比较小，这下难度更大了。

在焊接好后我进行了调试，可是怎么也调不出来，最后我把我所焊接的元件又重新焊接了一遍，这次还差不多，起码灯亮了，可是不是特别的亮，这次可就不好找毛病了，我利用网络来一步一步的找问题，最终找到了问题的所在，原来是有一个元件没有焊接好，就这么一个小问题找了很长时间。

在就是调节功率的时候也是一件难事，因为要把功率调节到1000w就不是一件简单的事情，而且还要更具光的强弱程度能自己控制，然后在慢慢的调节功率，经过多次的调节我没有调出来，然后我很生气就扔到一边不管了。

第二天我拿出来继续调节，经过半小时的调节我终于调出来了。

元器件清单光控照明实物图结束语在写本论文过程中，我学到了许多新的知识。

通过老师的讲解我明白了“光控照明电路”的工作原理。

但是由于自己本身专业知识不扎实，论文在分析成本管理中还存在许多不足之处。

请指导老师多多指教。

忙忙碌碌一个月，我的毕业设计课题也以告一段落。

运行时，也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。

但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全、外观粗糙，和别的同学比起来总是有点不太好。

毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。

想借此机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。

我的毕业指导老师**老师，他以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导、讲解。

在此，特地向他道声谢谢。

大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过，我得到了我想要的东西，我不后悔。