光控灯设计报告

光控灯设计

姓 名

学 号 院、系、部 班 号 完成时间

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2013级

模拟电子技术课程设计

摘要

本课题介绍的光控自动照明灯，电路简单，实用方便。通过光控照明电路，以达到节省能源的目的，该设计主要介绍的是光控的电路设计。光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在有光的时候灯就会慢慢的熄灭。在较黑暗或完全没有光照的时候，灯就会亮起来，这样就达到了节电和节能的目的，延长了灯的寿命。在实际生活中节电节能能够实现更多的自动化。

在现代社会中，某些场所灯光已经不再满足于单纯的手动开关，而是向智能化和人性化方向发展，方便与节能已经是主题口号，所以各种光控灯应运而生，而且在光控基础上在发展成为更实用的声光控照明灯，所以研究光控的原理是非常有必要的。

整个电路由光敏电阻、发光二极管、运算放大器、若干电阻和电源构成。电源提供电压，光敏电阻对外界光进行测量，运算放大器对压差进行比较。从而实现有光时，发光二极管不亮；无光时，发光二极管自动点亮，光敏电阻在测试光照的情况下改变电阻，通过运算器为二极管提供电压，实现二极管发光的自动控制.

目录

第1章设计目的 (1)

第2章设计要求 (1)

第3章设计方案及原理框图 (1)

3.１原理框图 (1)

3.2 设计方案说明 (1)

第4章单元电路设计及主要元器件参数计算 (3)

第5章电路图 (4)

第6章仿真分析与调试 (5)

第7章调试及故障分析 (6)

第8章设计总结 (7)

参考文献 (7)

第１章 设计目的

通过设计光控灯，实现在有无光照的情况下的自动亮灭。

第２章 设计要求

白天时灯灭，天黑时灯自动点亮。光敏电阻，运算放大器。 主要器件：光敏电阻、运放放大器、扬声器或音乐芯片等。 注意：要有相关参数计算。

第3章 设计方案及原理框图

3.1 原理框图

3.2 设计方案说明

3.2.1电源

图3.2.1电源

VCC

3V

3.2.2电压比较器

此电路的电压比较器部分主要采用LM324差动输入的四运算放大器。

图3.2.2电压比较器

3.2.3运算放大器部分

有光照时有电压，但很小，需要放大。此运放部分采用差分比例运放，将电压值放大输出。

U2

OPAMP_3T_VIRTUAL

vdd

2V

图3.2.3运算放大器

3.2.4发光二极管

发光二极管的额定电流8mV，所以输出电流大于8mV即可发光。

图3.2.4发光二极管

第4章单元电路设计及主要元器件参数计算

4.1. 电源的选择由输出电压为3V，所以选取3V直流电源即可。

4.2. 光敏电阻无光时阻值大，当有光照时足阻值变小。

4.3. 天黑时电压比较器上端输入高于下端输入时，输出上端输入，输出电压Uo

大约为3V，天亮时电压比较器下端输入高于上端输入，输出电压Uo大约为0V。

4.4. 输出电压经过一个运算放大器，若输出电压为正，输出电压为12V，若输

入电压为负，输出电压为-12V。

第5章电路图

图5.1电路图

第6章仿真分析与调试6.1

R5

30kΩ

R10

1kΩ

R11

0.5kΩ

LED1

U2

OPAMP_3T_VIRTUAL

VCC

3V VCC

3V

R1

80%

R2

4kΩ

VCC

3V

R3

5kΩ

vdd

2V

U1A

LM324AM

3

2

11

4

1

XMM1

XMM2

电压表示数电流表示数

图6.1无光时

6.2

R5

30kΩ

R10

1kΩ

R11

0.5kΩ

LED1

U2

OPAMP_3T_VIRTUAL

VCC

3V VCC

3V

R1

70%

R2

4kΩ

VCC

3V

R3

5kΩ

vdd

0V

U1A

LM324AM

3

2

11

4

1

XMM2

XMM1

电压表示数电流表示数

图6.2有光时

第7章调试及故障分析

调试：连接电路图，有光时，光敏电阻为小于40kΩ，测试比较器所连接的两点的电压，压差应为零，发光二极管无电流经过，二极管不能点亮；无光时光敏电阻阻值大于40k欧姆，测试比较器所连两点出现压差，二极管中有电流流过，自动点亮。

故障分析：主要故障存在于二极管是否发光。若不发光，则可能由于比较器所连两点的压差不在二极管的开启电压范围内。若小于开启电压，则不足以使二极管导通；若压差大于二极管所能承受的最大电压，则将二极管击穿。以上任何一种情况的发生，二极管都不会点亮。

第8章设计总结

通过这次对光控灯的设计，了解了光控灯的设计思路、元器件及工作原理，认识到了光控灯在现实生活中的应用，并且通过测量光照程度来实现灯点亮与否的自动控制，顺应了当今社会节能减排的要求。虽然这只是一次的极简单的课程制作，可是平心而论，也耗费了我不少的心血，从理论设计到仿真软件的仿真，之后又经历了方案的确定.这些过程都需要我们积极动手动脑，借鉴书本知识，联合自己的电路图予以分析。本次实验设计可以说是对于以往所学的一次检测，过程不可谓不辛苦，收获不可谓不丰厚。

通过这次设计我学到了很多新的知识，也强化巩固了已经学习过的相关专业知识，这次设计让我明白了，钻研的研究的重要性。提高了我理论知识与实践相结合、动手操作的能力，开阔了自己的视野，弥补了自己本学期所学知识的不足，为以后的学习和生活提供了方便。

此次课程设计，是激发我们理论与实践结合的手段，增强了我们动手动脑的能力，对深度思维的提高。

参考文献

[1] 杨素行. 模拟电子技术基础.[Ｍ] 高等教育出版社

[2] 孙梅生. 电子技术基础课程设计.［Ｍ］高等教育出版社

[3] 余孟尝. 数字电子技术基础简.［Ｍ］高等教育出版社