自动调光台灯的设计毕业设计

酒泉职业技术学院

毕业设计（论文）2012级机电一体化专业

毕业设计（论文）任务书

学生姓名

专业班级：12机电一班

设计（论文）题目;自动调光台灯

一、设计要求

1．分析题目需完成的功能，问题描述准确．规范。

2．拟定实施方案,描述设计思路（框图）；

3．详尽规划内容

4．体现完整设计过程及交付最终作品

二、主要内容（提纲式的内容要求）

用光敏电阻制作一个自动调光台灯。使台灯的亮度根据周围环境照度自动调节，当周围环境照度较弱，亮度增大，反之则较小。

基本要求：

1．工作在常温、常压、静态、环境良好；

2．精度：0.1%FS；

3．分辨率：按参考文献上常用传感器类比；

4．测量范围：按参考文献上常用传感器类比；

5．传感器及其辅助结构设计（传感器结构简图1张）；

6．电路设计（控制流程图1张；硬件电路及分析，系统电路图1张）。

三、完成任务

1．设计思路与内容文档。

2．设计过程参考资料清单及资料文档。

3．最终作品。

指导老师（签名）：

教研室主任（签名）：

2014 年 4 月 28 日

毕业论文（设计）成绩评定表

目录

一、课题研究背景 (2)

二、基本原理简述 (2)

三、设计总体方案拟定 (8)

四、传感器的结构设计及计算 (8)

五、测控电路设计与计算 (9)

六、精度误差分析 (11)

七、抗干扰措施 (11)

1.参考文献 (12)

八、附录 (13)

自动亮度控制台灯

摘要：本课程设计的是一种供夜间阅读和书写有的光控制台灯，使周围书写区域内的照度免受电源电压、环境光变化的影响，使台灯周围的光线保持在人眼适宜的范围内，具有自亮度控制的功能。从而实现台灯的光线可以随着台灯周围的光线的变化而自动的调节自身为管的光量。当环境照度弱时，它发光亮度大；环境照度强时，它发光亮度就暗，从而起到节能和护眼睛的作用。

它涉及一种自动调节光照亮度的照明灯具。它包括一个带有光敏传感器的台灯，所述的台灯由电源插头、开关、灯泡和聚光灯罩构成，使用220伏交流电供电。在所述的台灯底座的上面设置一个光敏传感器，内有光敏电阻，它可以随桌面上亮度的变化而调节内部电流的变化，从而调整台灯亮度的变化，使桌面始终保持适宜的亮度。而当台灯周围的环境亮度超过一定的限度时，台灯会自动关闭；当环境亮度低于某一限度时，可以自动打开。本实用新型主要用于照明，亮度自动调节，保护视力。

关键词:自动调光；光敏电阻；光传感器

一、课题研究背景

社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用用电器的发展越来越方便、舒适。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体，但是，随着现代电子技术的发展和人们的需求变化，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能化家用电器一样，智能化台灯有许多普通按键台灯所无法比及的优势，智能化台灯可以更节省电能，有利于环保，同时，智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来更方便，省去黑暗摸灯的麻烦。智能型电器产品由于它们的巨大优势将渐渐进入人们的生活中。

台灯不仅在功能上日趋向智能化，同时在外观上已逐步向组合化、装饰化、情趣化方向发展。组合化是随着人们生活节奏的加快，一些方便实用、新颖、美观的组合台灯正在市场上兴起，有闹钟与台灯组合的，有小型取暖器与台灯组合的，有微型电讯与台灯组合的，还有把笔架、文具盒、像片框与台灯组合的等等，使台灯更具有实用性。装饰化，装饰化台灯注重装饰效果，体现鲜明的艺术特色，使台灯成为一件具有实用性的艺术品。由于这些台灯不但具有现代工艺性，而且式样多变，工艺精湛，造型也别具匠心。质料上不再是单一塑料制品，还采用不锈钢、铜、玻璃等材料制成，风格各异。有乳白、橘黄、草绿、玫瑰红、湖绿等颜色，消费者可按房间装饰风格及家具风格来选购不同款式、质料的台灯，使台灯与室内布置形成一个完善的艺术整体。情趣化，情趣化台灯往往以小巧玲珑、想象丰富等特点而颇受青少年青睐。

二、基本原理简述

（一）光传感器

检测光的传感器称为光传感器，通常是指将光信号转换为电信号的一种传感器。用光电传感器进行非电量的测量时，只需将非电量信号转化成为光信号即可。由于光传感器都具有结构简单、非接触性、可靠性高、反应快等优点，在军用及民用中极为广泛，因此，其种类繁多，常用的光传感器包括：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、红外线传感器、光电耦合器件、电荷耦合器件、颜色传感器、光纤传感器、紫外线和放射线传感器等多种。

图1 光电式传感器的组成

光传感器的物理基础是光电效应。光电效应通常分为内光电效应、外光电效应和光生伏特效应。

光敏电阻主要是根据敏感材料CdS、CdSe的内光电效应（光电导效应：高电阻率半导体受光照吸收光子能量后，产生电阻率降低而易于导电的现象）制成的。是一种物质半导体充电器件，它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、体积小、重量轻、机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等特点。

内光电效应的物理过程是：光照射到半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，越过禁带跃入导带，从而形成自由电子，

与此同时价带也会相应地形成自由空穴，即激发出电子—空穴对，从而使导电性能增强，光线越强，阻值越低。

如图2所示，为了使电子能从键合状态过渡到自由状态，即实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光电材料的禁带宽度∇Eg ，亦即入射光的频率应高于由∇Eg 决定的红限频率γ。

g E hc h ∇≥÷=÷=⨯λλγ24.1

式中，h 为普朗克常数,γ、λ分别为入射光的频率和波长。

图2 半导体能带图及内光电效应

图3 光敏电阻工作原理图