模拟电子技术课程设计--光控照明电路

郑州科技学院

《模拟电子技术》课程设计

题目光控照明电路

学生姓名张彦龙

专业班级电气工程及其自动化2班

学号 201147036

院（系）电气工程学院

指导教师杨瑞

完成时间 2013-06-08

郑州科技学院

模拟电子技术课程设计任务书

专业电气工程及其自动化班级 11级2班学号201147036 姓名张彦龙

一、设计题目光控照明电路

二、设计任务与要求

1. 采用直流电源供电；

2. 根据光线强弱感应自动控制照明灯的亮灭；

3. 设计电路原理图，进行元件焊接调试并撰写设计报告。

三、参考文献

[1] 童诗白，华成英. 模拟电子技术（第四版）. 北京：高等教育出版社，2006

[2] 陈梓城. 实用电子电路设计与调试. 北京：中国电力出版社，2006

[3] 谢自美. 电子线路设计、实验、测试（第二版）. 武汉：华中科技大学出版社，2000

[4] 李万臣. 模拟电子技术基础实验与课程设计. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001

四、设计时间

2013 年 06 月 03 日至 2013 年 06月 13 日

指导教师签名：

专业负责人签名：

2013年 05 月 30 日

目录

1 课程设计的目的 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

2.1 设计任务 (1)

2.2 设计要求 (1)

3 设计方案 (2)

3.1 光控照明电路原理方框图与工作原理 (2)

3.2 总体电路图 (3)

4 单元电路图设计 (4)

4.1 光控照明开关电路 (4)

4.2 光控照明灯电路 (5)

5 电子产品的制作与调试 (6)

5.1 光控电路图的仿真 (6)

5.2 电子产品的组装 (6)

5.3 焊接后产品的调试 (7)

6 总结 (7)

6.1 电子产品的误差与分析 (7)

6.2 实训的感想 (8)

参考文献 (9)

附录一：总体电路原理图 (10)

附录二：元器件清单 (11)

1课程设计的目的

当电气照明使得人类活动的时域、空域大为延伸时，人类的文明和一切活动都已离不开照明，然而过量的照明不仅大量消耗了能源，加重了能源浪费，而且给环境污染雪上加霜。据统计，世界各国照明用电占总发电量的12%~14%，因此照明自然成为节能的重要目标。目前我国照明自动控制装置的开发水平仍落后与发达国家，另外各地照明仍存在许多能源浪费的现象，因此，研究节能、环保照明控制系统具有十分重要的意义。

1、掌握光控照明电路的组成要素，学习模拟电路的基本方法、设计步骤。

2、学习光敏电阻器的原理与使用方法。

3、学会用EWB仿真设计模拟电子电路。培养实践技能，提高分析和解决实

际问题的能力。

4、掌握三极管管脚极性的判断方法及电烙铁的使用方法。

2 课程设计的任务要求

2.1 设计任务

设计一个运用光控原理制成的照明电路。

2.2 设计要求

运用光敏电阻随光照强度不同电阻阻值发生变化的原理，设计一个在白天继电器开关断开灯不亮、晚上继电器开关闭合灯亮的自动控制装置。

该装置可运用于控制道路上的路灯、家庭等场合。当天空及周围环境

变暗时自动照明，周围环境变亮时自动熄灭。这样可以提高节约能源，并且实现了无人操作简单方便等好处。

3 设计方案

3.1 光控照明电路原理方框图与工作原理

1、 光控照明原理方框图

采用光敏电阻器和照明控制继电器为基本元器件组成的光控照明电

路，这种光控照明电路的特点是可以根据光线的亮度自动控制照明，与人工操作比较，开关及时，具有很好的节能效果。

光控照明电路的制作主要是利用半导体光电器件——光敏电阻器的特

性制作而成的。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制作的一种电阻值随

着光照的强弱而改变的电阻器，它利用光线的强弱来控制照明开关的动作，动作点可根据实现光线的强弱调节，运用时无需人工操作，避免了人工操作开关不及时等不利因素，因而有效的节约了电能。光控照明电路原理方框图如图3-1所示。

图3-1电路原理方框图

电路主要由两大部分构成，第一部分是光控照明开关电路，是系统的

核心主体，由多个电路元件构成的光控开关，15V

的直流电压提供；第二部分是光控照明灯电路，是系统提供照明的装置，本课题设计采用的是3V 电

压提供

电路照明，现实中可以采用220V的电压提供照明。

2、工作原理

根据光控照明电路的总体电路图3-2所示。总体电路图有一个继电器开关K，当环境比较明亮不需要照明时，光控照明开关电路中的运算放大器输出低电平，晶体管无输入偏置电流而截止，继电器线圈无电流通过，开关K处于断开状态，灯不亮；当环境需要照明时，运算放大器输出高电平，晶体管饱和导通，继电器线圈有电流流过，随动开关K闭合，灯被点亮。

3.2总体电路图

光控照明电路总体电路图如图3-2所示。

图3-2 光控照明总体电路图

上图左边部分为光控照明开关电路，R L为光敏电阻，光照时电阻变小，反之则变大。右边部分为光控照明灯电路。

4 单元电路图的设计

4.1 光控照明开关

1、光控照明开关的基本设计

光控照明电路的目的是保证基础照明设施在白昼时自动停止工作，而在天黑时自动开始工作，负责照明。这样不但节约了能源，避免长明灯现象，又节约了人能力还节省了照明电路的开关设施。给基于这样的目的，照明设备的开关时刻无需特别精确。因此，根据实际需要，选择如图4-1所示的控制电路，该电路结构简单，成本价格低廉，这本身就顺应了节能的初衷。

图4-1控制电路原理图

运算放大器和R2、R3、R4、D Z构成滞回比较器15V电压经过R5、RP2分压为运算放大器的同相输入端提供一个参考电压U REF

U REF=15RP2/ (R5+RP2)

同相输入端的点位U+为

U+=R3U REF/( R3+R4)±R4U Z/(R3+R4)

显然，滞回比较器的两个阈值电压为

U T1= R3U REF/( R3+R4)+R4U Z/(R3+R4)

U T2= R3U REF/( R3+R4)-R4U Z/(R3+R4)