光电子课程设计(光控自动路灯)

吉林建筑工程学院

电气与电子信息工程学院

光电子技术课程设计报告

设计题目：光控路灯

专业班级：电子信息科学与技术082

学生姓名：陈敏

学号：10308223

指导教师：吴贺君

设计时间：2011.02.28－2011.03.04

摘要：

本文概述了光敏电阻的基本原理和特点，并介绍了光敏电阻的基本结构和用于实现电路控制的功能；并介绍了其用于控制路灯的设计方案，并对程序进行调试及性能分析。

关键词：

光敏电阻光控路灯继电器

一．前言：

光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，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。它是在一块匀质的光电导体两端加上电极构成。两电极加上一定电压后，当光照射到光电导体上，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在电路中产生电流，达到光电转换目的。它以其高度的稳定性而广泛地应用在自动化技术。

主要用于照相机、光度计、光电自动控制、能量辐射物搜索和跟踪等，作辐射接收元件。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。如可用继电器JRX--13F灵敏继电器。其吸合电流不大于50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器。

利用光导效应可以光电开关或其它实用电路。本设计就是介绍光敏电阻并将他用于控制路灯的电路中。

二．设计方案：

电路中，光控触发器电路由光敏电阻器RG、电阻器R1、R2，电位器R6，稳压二极管D1和电解电容C1以及LM339组成，电源电路由电阻器R3、R4、R5，稳压二极管D2，二极管IN4007，NPN9013和3mm发光二极管以及继电器组成。

在白天，光敏电阻器RG受光照而呈低阻状态，LM339的7脚电位降低，1脚输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013处于截止状态，从而发光二极管不被点亮。

当黄昏来临时光照度逐渐减弱，光敏电阻RC的阻值逐渐增大，LM329的7脚电压增大，1脚输出电压高，稳压管的反向电流较大，9013导通，发光二极管被点亮。

直到第二天黎明来临时，光照度逐渐增强，RG的阻值逐渐减小，LM339的7脚电位降低，1脚输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013处于截止状态，从而发光二极管熄灭。

调节RP的阻值，可控制该灯光自动控制器电路在不同光照下的动作。

三．理论计算：

（1）器件功能参数

1.光敏电阻（MG45系列）

光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。

无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。光敏电阻器又叫光感电阻，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）。

光敏电阻结构示意图：

光电导体贴在绝缘材料基板上，封装在有窗口的金属或塑料外壳内，两端有电极引线。为增大受光面、减小电极间距使电子渡越时间小，光敏面作成蛇形、电极作成梳状。

2.IN4007

IN4007是一般常用的整流管，一般并联在线圈上，目的是为了防止线圈的断电瞬间存在的过渡过程产生较高的电压破坏电路，接在电路中应该正接负，负接正，即常态下二极管是截至的，在断电的瞬间导通释放储存在电感上的能量。

3.稳压二极管（5.6V/5V/9V）

是用于起稳定电压作用的晶体二极管。利用二极管反向激穿时，两端电压基本不变的原理，常用于限幅、过载保护稳压电源等装置中。

4.3CT103L（5A\1kV）

A为阳极，K为阴极，G为控制极

主要参数：It:0.2A

VDRM/VRRM:20V~100V

IGT：0.01mA~15mA

VGr<=2V

IH：0.5mA~30mA

Ir为额定正向平均电流，VDRM为正向阻断蜂值电压，VRRM为反向阻断蜂值电压，IH为维持电流，VGT为控制极触发电压，IGT为控制极触发电流。

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

5.LM339

LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。LM339集成块采用C-14型封装，下图为外型及管脚排列图。

LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。

两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。

6.9013

半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。本设计中是用于电流放大。

9013是一种低电压,大电流,小信号的NPN型三极管

和9012（PNP）相对